DE3523017C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Ermitteln des Klopfens einer fremdgezündeten Hubkolben-Brennkraftmaschine und zum Regeln des Zündzeitpunktes in Abhängigkeit davon nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Eine solche Vorrichtung ist aus der DE-OS 29 17 412 bekannt. The invention relates to a device for determining knocking of a spark-ignited reciprocating internal combustion engine and to control the ignition timing in Dependence thereon according to the preamble of claim 1. Such a device is known from DE-OS 29 17 412.  

Diese Druckschrift beschreibt eine Klopfregelvorrichtung für den Zündkreis einer Brennkraftmaschine, enthaltend einen Klopfdetektorkreis zum Ermitteln einer Ausgangsgröße als elektrisches Signal entsprechend einer Innendruckänderung in einem Zylinder der Maschine aufgrund von Klopfen, einen Mittelwertkreis zum Umwandeln dieses elektrischen Signals in ein Signal, das der Klopfenergie entspricht, einen Kurbelwinkeldetektor zum Ermitteln der Drehphase der Maschinenkurbelwelle, eine Vergleichseinrichtung zum Vergleichen des der Klopfenergie entsprechenden Signals der Mittelwertschaltung mit einem Bezugswert, der einem vorbestimmten Klopfpegel entspricht, um ein Steuersignal zum Aufrechterhalten des Klopfpegels auf einem vorbestimmten Wert zu erzeugen, und einen Zündsteuerkreis, der zur Verbindung mit dem Zündkreis eingerichtet ist, um den Zündzeitpunkt durch das Ausgangssignal der Vergleichseinrichtung zu steuern.This document describes a knock control device for the ignition circuit of an internal combustion engine, containing a knock detector circuit for determining an output variable as an electrical signal corresponding to one Internal pressure change in a cylinder of the machine due to by knocking, a mean circle for converting this electrical signal into a signal that the Knock energy corresponds to a crank angle detector Determine the phase of rotation of the engine crankshaft, a Comparison device for comparing the knock energy corresponding signal of the averaging circuit with a reference value corresponding to a predetermined knock level corresponds to maintaining a control signal of the knock level to a predetermined value generate, and an ignition control circuit for connection with the ignition circuit is set up at the ignition point by the output signal of the comparison device Taxes.

Bei dieser Vorrichtung besteht der Klopfsensor aus einem piezoelektrischen Druckwandler zur Ermittlung einer Druckschwingungsamplitude. Die Mittelwertschaltung erzeugt aus den Ausgangssignalen des Klopfsensors ein der Klopfenergie entsprechendes Signal. Der der Vergleichsschaltung zugeführte, einem vorbestimmten Klopfpegel entsprechende Bezugswert, der einem zulässigen Klopfpegel entspricht, wird logarithmisch entwickelt. Diese Art der Signalerzeugung und -aufbereitung macht es schwierig, das Klopfgeräusch von Hintergrundgeräuschen, die von der Maschine auch dann erzeugt werden, wenn kein Klopfen auftritt, ausreichend genau zu unterscheiden. Es besteht daher die Gefahr, daß ein Wiederauftreten von Klopfen nicht ausreichend genug vermieden und nicht in dem gewünschten Ausmaß unterdrückt werden kann. In this device, the knock sensor consists of a piezoelectric pressure transducer to determine a Pressure vibration amplitude. The averaging circuit generates from the output signals of the knock sensor signal corresponding to the knock energy. That of the comparison circuit supplied, a predetermined knock level corresponding reference value that is a permissible Knock level is developed logarithmically. This type of signal generation and processing makes it’s difficult to hear the knocking noise of background noise, generated by the machine if there is no knock, close enough differentiate. There is therefore a risk that a Recurrence of knocking is insufficient avoided and not in the desired Extent can be suppressed.  

Aus der DE-OS 28 32 594 ist eine ähnliche Vorrichtung bekannt, in welcher Klopfgeräusche in einer Brennkraftmaschine von einem Wandler ermittelt, anschießend verstärkt, gefiltert, gleichgerichtet und integriert werden, um für jedes Klopfen einen Gleichspannungsimpuls zu erzeugen, der für die Klopfintensität repräsentativ ist. Dieser Gleichspannungsimpuls wird einem Aufwärts/Abwärts-Zähler zugeführt, um die Zählerausgangsspannung proportional zur Klopfrate stufenweise anzuheben. Nach einer Verzögerung wird die Spannung im Zähler mit gesteuerter Geschwindigkeit durch Signale abwärtsgetaktet, die vom Zündverteiler stammen. Ein positiver Nettoausgang des Zählers und die Klopfintensität bewirken eine proportionale Zündverzögerung, so daß die Zündung auf ihre Normaleinstellung zurückkehrt, wenn der Zählerausgang auf Null zurückgetaktet ist. Außerdem wird ein integriertes Klopfsignal zu dem Signalverstärker rückgekoppelt, um dessen Verstärkungsfaktor je nach Maschinenlaufgeräusch zu regeln. Die Zeitkonstante des Rückkopplungskreises ist ausreichend niedrig, und die Regelung des Verstärkungsfaktors wird bei Auftreten von Klopfen unterbunden, so daß die Verstärkung durch die Klopfimpulse nicht verändert wird. Klopfimpulse werden daher über einen Geräuschpegel verstärkt, der ansonsten durch die Rückkopplung konstant gehalten wird. Diese Vorrichtung beurteilt demnach Klopferscheinungen aufgrund der Häufigkeit auftretender Klopfimpulse, sie kann auch durch Hintergrundgeräusche beeinflußt werden, deren Frequenz in den Frequenzbereich der durch Klopfen hervorgerufenen Geräusche fallen.From DE-OS 28 32 594 is a similar device known in which knocking noise in an internal combustion engine determined by a converter, then amplified, filtered, rectified and integrated, to generate a DC pulse for each knock, which is representative of the knock intensity. This DC voltage pulse becomes an up / down counter fed to the counter output voltage proportional to raise gradually at the knock rate. After a The voltage in the meter is controlled with delay Speed clocked down by signals from the Distributors come. A positive net outcome of the Counter and the knock intensity cause a proportional Ignition delay so that the ignition is at its normal setting returns when the counter output goes to zero is clocked back. There is also an integrated knock signal fed back to the signal amplifier to its Gain factor depending on the machine running noise regulate. The time constant of the feedback loop is sufficiently low, and the regulation of the gain factor is prevented when knocking occurs, so that the gain from the knock is not is changed. Knock impulses are therefore via a Noise level amplified, which is otherwise due to the feedback is kept constant. This device assessed therefore knocking symptoms due to the frequency Knock impulses occurring, it can also by Background noises are affected, their frequency in the frequency range of knocking Noises are falling.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs anzugeben, mit der das Auftreten von Klopfen unabhängig von den verschiedensten Faktoren, die die Ermittlung des Maschinenklopfens beeinträchtigen könnten, für Regelzwecke ermittelt werden kann.The invention has for its object a device according to the preamble of the claim, with which the occurrence of knocking independently of various factors that determine the determination of the Machine knocking could affect, for control purposes  can be determined.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen, alternative, dem gleichen Lösungsprinzip folgende Lösungen sind Gegenstand der Ansprüche 11 und 20.This task is characterized by the characteristics of claim 1 solved. Embodiments of the invention are subject to the dependent, alternative, the same The following solutions are the subject of Claims 11 and 20.

Bei der vorliegenden Erfindung wird aus einer Information über die in einem ersten Intervall der Kolbenbewegung im Verdichtungstakt vor dem oberen Totpunkt erzeugte Druckschwingungsenergie sowie aus einer weiteren Information über die in einem unmittelbar nachfolgenden Intervall erzeugte Druckschwingungsenergie ein Wert abgeleitet, der mit einem zugeordneten Bezugswert verglichen wird. Dieser erstgenannte Wert ist beispielsweise ein Verhältniswert oder ein Differenzwert. Entsprechend einer Alternative wird die Druckschwingungsenergie im Drehphasenbereich symmetrisch um den oberen Totpunkt ermittelt und es wird davon deren Gewichtsmittelwert abgezogen. Die so gebildete Differenz wird mit einem zugehörigen Bezugswert verglichen.In the present invention, information becomes over that in a first interval of piston movement in the compression stroke before top dead center generated pressure vibration energy and from another Information about the one immediately following Interval generated pressure vibration energy a value derived which is compared with an assigned reference value becomes. This first-mentioned value is, for example a ratio value or a difference value. Corresponding an alternative is the pressure vibration energy in the Rotational phase range determined symmetrically around top dead center and their weight average is subtracted from it. The difference thus formed is associated with an Reference value compared.

Es ist wesentlich für die vorliegende Erfindung, daß physikalische Größen, die mit den Verbrennungsschwingungsenergien sowohl bei Abwesenheit als auch bei Anwesenheit von Klopfen einhergehen, aus den Druckschwingungen in der Brennkammer abgeleitet werden und aus diesen Größen ein Bezugswert und ein Vergleichssignalwert abgeleitet werden. Die sich daraus ergebende Flexibilität der Bezugssignalerzeugung ermöglicht es, bei allen Betriebsbedingungen von Klopfen hervorgerufene Geräusche von den übrigen Geräuschen zu unterscheiden. It is essential to the present invention that physical quantities related to the combustion vibrational energies both in the absence and in the presence of knock accompanied by the pressure vibrations in the combustion chamber and derived from these sizes derived a reference value and a comparison signal value will. The resulting flexibility of reference signal generation allows in all operating conditions knocking noises from distinguish the other sounds.  

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen an Ausführungsbeispielen näher erläutert.The invention is described below with reference to the drawings of exemplary embodiments explained.

Fig. 1 zeigt den Verlauf des Kraftspektrums von Brennkammerdruckschwingungen im Falle des Nichtauftretens von Klopfen und des Auftretens von Klopfen hohen Pegels über der Frequenz; Fig. 1 shows the course of the power spectrum of the combustion chamber pressure oscillations in the case of non-occurrence of knocking and the occurrence of knocking on the high level of frequency;

Fig. 2(A) und 2(B) zeigen Wellenformen von Ausgangssignalen eines druckempfindlichen Sensors, die durch ein Bandpaßfilter geleitet worden sind, während des Auftretens und Nicht-Auftretens von Klopfen; Fig. 2 (A) and 2 (B) show waveforms of output signals of a pressure-sensitive sensor that has been passed through a bandpass filter, during the occurrence and non-occurrence of knocking;

Fig. 3(A) bis 3(C) zeigen Wellenformen von Signalen entsprechend einem Maschinenkurbelwinkel zur Erläuterung einer grundlegenden Technik nach der vorliegenden Erfindung; Fig. 3 (A) to 3 (C) show waveforms of signals corresponding to an engine crank angle for explaining a basic technique of the present invention;

Fig. 4 zeigt ein Blockschaltbild einer ersten Ausführungsform nach der vorliegenden Erfindung; Fig. 4 shows a block diagram of a first embodiment according to the present invention;

Fig. 5(A) und 5(B) zeigen einen Schnitt und eine Draufsicht auf einen auf den Zylinderinnendruck ansprechenden Sensor, der an einer in einen Zylinderblock eingeschraubten Zündkerze installiert und Teil der Anordnung nach Fig. 4 ist; Fig. 5 (A) and 5 (B) show a section and a plan view of a responsive to the in-cylinder pressure sensor, which is installed at a screwed-in plug and a cylinder block is part of the arrangement of Fig. 4;

Fig. 6 zeigt ein spezielles Blockschaltbild der ersten Ausführungsform nach Fig. 4; Fig. 6 shows a special block diagram of the first embodiment of Fig. 4;

Fig. 6(A) zeigt ein Beispiel des inneren Aufbaus eines Absolutwert-Integrationskreises in Fig. 6; Fig. 6 (A) shows an example of the internal structure of an absolute value integration circuit in Fig. 6;

Fig. 7 zeigt ein Kurvenformdiagramm von Ausgangssignalen eines jeden Kreises in Fig. 6; Fig. 7 shows a waveform diagram of output signals of each circuit in Fig. 6;

Fig. 8 zeigt ein Flußdiagramm eines Programmes, das ein Mikrocomputer in Fig. 6 ausführt; Fig. 8 shows a flowchart of a program that a microcomputer in Fig. 6 executes;

Fig. 9 zeigt ein spezielles Blockschaltbild einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung; Fig. 9 shows a specific block diagram of a second preferred embodiment of the invention;

Fig. 10 ist ein Kurvenformdiagramm zur Erläuterung der Quantifizierungseinrichtung in der zweiten bevorzugten Ausführungsform; Fig. 10 is a waveform diagram for explaining the quantifier in the second preferred embodiment;

Fig. 11 bis 13(B) zeigen Flußdiagramme, nach denen der Mikrocomputer in Fig. 9 arbeitet, wobei Fig. 11 das Flußdiagramm einer Initialisierungsroutine, Fig. 12 das Flußdiagramm einer Unterbrechungsroutine und die Fig. 13(A) und 13(B) zusammen das Flußdiagramm einer Unterbrechungsroutine sind, die bei 50° nach OT im Verdichtungstrakt des Kurbelwinkels der Maschine ausgeführt wird; Figs. 11 to 13 (B) are flow charts by which the microcomputer in Fig. 9 operates, FIG. 11, the flow chart of an initialization routine, Fig. 12, the flowchart of an interrupt routine, and FIG. 13 (A) and 13 (B) together are the flow diagram of an interrupt routine which is executed at 50 ° after TDC in the compression tract of the crank angle of the engine;

Fig. 14 zeigt den Zusammenhang zwischen einem zuvor in einem ROM eines Mikrocomputers in Fig. 9 gespeicherten Bezugswertes über der Maschinendrehzahl; Fig. 14 shows the relationship between a reference value previously stored in a ROM of a microcomputer in Fig. 9 against the engine speed;

Fig. 15 zeigt eine graphische Darstellung des Zusammenhangs zwischen dem Pegel von Daten S und der akkumulativen Frequenz von ermittelten Daten S in %; Fig. 15 is a graph showing the relationship between the level of data S and the accumulative frequency of data determined in S%;

Fig. 16 zeigt eine graphische Darstellung des Zusammenhangs zwischen der akkumulativen Frequenz von 10% der ermittelten Daten S und jedem Klopfmuster nach Fig. 15; FIG. 16 shows a graphical representation of the relationship between the accumulative frequency of 10% of the determined data S and each knocking pattern according to FIG. 15;

Fig. 17 zeigt eine graphische Darstellung des Zusammenhangs zwischen der akkumulativen Frequenz von 10% einer Differenz (S-SA) nach Fig. 15; FIG. 17 shows a graphical representation of the relationship between the accumulative frequency of 10% of a difference (S - SA) according to FIG. 15;

Fig. 18 ist ein Flußdiagramm für den Betrieb einer dritten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, das Teil des Flußdiagramms nach den Fig. 13(A) und 13(B) ist; Figure 18 is a flow chart for the operation of a third preferred embodiment of the invention which is part of the flow chart of Figures 13 (A) and 13 (B);

Fig. 19 zeigt eine graphische Darstellung eines Mittelwertes SAn der zweiten und dritten bevorzugten Ausführungsformen zusammen mit einem Bezugswert S / L und Daten Sn; Fig. 19 is a graph showing an average value SAn of the second and third preferred embodiments together with a reference value S / L data and Sn;

Fig. 20 ist ein Flußdiagramm einer vierten bevorzugten Ausführungsform, das Teil des Flußdiagramms nach den Fig. 13(A) und 13(B) ist und Fig. 20 is a flowchart of a fourth preferred embodiment which is part of the flowchart of Figs. 13 (A) and 13 (B) and

Fig. 21 zeigt eine graphische Darstellung des Zusammenhangs zwischen einem Differenzwert DSn (DSn = Sn - SAn) für jede der zweiten, dritten und vierten bevorzugten Ausführungsformen, der akkumulativen Frequenz von 10% von Sn und jedem Klopfmuster nach Fig. 15. FIG. 21 is a graph showing the relationship between a difference value DSn (DSn = Sn - SAn) for each of the second, third and fourth preferred embodiments, the accumulative frequency of 10% of Sn, and each knock pattern shown in FIG. 15.

Vor der Erläuterung einer ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, soll der wesentliche technische Hintergrund derselben unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 3 erläutert werden.Before explaining a first preferred embodiment of the invention, the essential technical background thereof will be explained with reference to FIGS. 1 to 3.

Wie man aus Fig. 1 entnehmen kann, erscheint eine große Differenz bei jedem Pegel in den Frequenzkomponenten, die innerhalb eines speziellen Frequenzbandes liegen, zwischen dem Zustand des Klopfens mit hohem Pegel A und dem Zustand des Nicht-Auftretens von Klopfen B. Ein Bandpaßfilter, das diese spezielle Frequenzbandkomponente durchläßt, wird daher dazu verwendet, eine solche Frequenzkomponente, die z. B. von 8 KHz bis 17 KHz reicht, durchzulassen. In diesem Bereich ist der Pegelunterschied bemerkenswert, wie Fig. 1 zeigt.As can be seen from Fig. 1, a large difference appears at each level in the frequency components that are within a specific frequency band between the state of high A knocking and the non-knock B state . A bandpass filter that passes this special frequency band component is therefore used to such a frequency component, the z. B. ranges from 8 KHz to 17 KHz. In this area, the level difference is remarkable, as shown in FIG. 1.

Die Fig. 2(A) und 2(B) zeigen Signalformen des Ausgangssignals eines auf Druck ansprechenden Sensors nach dem Durchleiten durch das Bandpaßfilter. Es sei bemerkt, daß diese Signalformen die Hochfrequenzschwingungen im Inneren der Zylinder der Brennkraftmaschine nach der Zündung angeben.The Fig. 2 (A) and 2 (B) show waveforms of the output signal of a pressure responsive sensor after passing through the bandpass filter. It should be noted that these waveforms indicate the high frequency vibrations inside the cylinders of the internal combustion engine after ignition.

Eine elektrische Leistung in einem speziellen Frequenzband, d. h. ein Mittelwert einer Schwingungsenergie in Bezug auf die Zeit, läßt sich wie folgt berechnen.An electrical performance in a special Frequency band, d. H. an average of a vibration energy in terms of time, can be as follows to calculate.

Eine elektrische Leistung eines Wechselstromsignals x(t) läßt sich im allgemeinen ausdrücken alsAn electrical power of an AC signal x (t) can generally be expressed as

Wie man aus der Gleichung (1) erkennt, läßt sich die Leistung Φ aus einem Mittelwert des Quadrats einer Amplitude des Signals x(t) über der Zeit ableiten.As can be seen from equation (1), the power Φ can be derived from an average of the square of an amplitude of the signal x (t) over time.

Eine Integration eines Absolutwertes des Signals x(t) nach den Fig. 2(A) und 2(B) läßt sich wie folgt ausdrücken:An integration of an absolute value of the signal x (t) according to FIGS. 2 (A) and 2 (B) can be expressed as follows:

Da die rechte Seite der Gleichung (2) den geometrischen Mittelwert (RMS) des Signals x(t) angibt, kann die linke Seite der Gleichung (2) als Angabe einer Quantität der Leistung des Signals x(t) angesehen werden oder wenigstens als Quantität einer Ein-Wert-Funktion, die sich auf die Leistung bezieht.Since the right side of equation (2) gives the geometric mean (RMS) of signal x (t) , the left side of equation (2) can be viewed as an indication of a quantity of the power of signal x (t) or at least as a quantity a one-value function related to performance.

Es sei betont, daß, obgleich das Signal x(t) der obenbeschriebenen Gleichungen (1) und (2) lediglich als ein Signal einer Grundfrequenz angenommen wird, das Signal x(t) auch eine Mehrzahl von Frequenzkomponenten enthalten kann.It should be emphasized that although the signal x (t) of equations (1) and (2) described above is only assumed to be a signal of a fundamental frequency, the signal x (t) can also contain a plurality of frequency components.

Fig. 3(A) zeigt das Ausgangssignal des auf Druck ansprechenden Sensors nach dem Durchleiten durch das Bandpaßfilter vor und nach einer Zündung eines Luftkraftstoffgemischs in einem Maschinenzylinder. Fig. 3 (A) shows the output signal of the pressure responsive sensor after passing through the bandpass filter before and after ignition of an air-fuel mixture in an engine cylinder.

Fig. 3(B) zeigt eine Signalform, die einen integrierten Wert eines Absolutwertes des Signals nach Fig. 3(A) für einen Verdichtungstaktwinkelbereich darstellt, der 40° vor OT in einer Einheit des Kurbelwinkels zum oberen Totpunkt beginnt. Fig. 3 (B) shows a waveform representing an integrated value of an absolute value of the signal of Fig. 3 (A) for a compression stroke angle range starting 40 ° before TDC in one unit of crank angle to top dead center.

Fig. 3(C) zeigt eine ähnliche Signalform in einem nachfolgenden Taktbereich, der bei OT beginnt und bis 40° nach OT reicht. Fig. 3 (C) shows a similar waveform in a subsequent clock area that begins at TDC and extends to 40 ° after TDC.

Es sei hervorgehoben, daß die Fig. 3(B) und 3(C) Schwingungsenergien im Innern der Zylinder in den entsprechenden Bereichen in Einheiten des Kurbelwinkels angeben. Mit anderen Worten, die Schwingungsenergien, die man durch Integration des Absolutwerts erhält, werden durch die Gleichung (2) ausgedrückt, in der ein Ausdruck 1/2T weggelassen ist. It should be emphasized that Figs. 3 (B) and 3 (C) indicate vibrational energies inside the cylinders in the corresponding ranges in units of the crank angle. In other words, the vibrational energies obtained by integrating the absolute value are expressed by the equation (2) in which an expression 1/2 T is omitted.

In Fig. 3(B) zeigt das Signal im Intervall zwischen 40° vor OT bis OT ein integriertes Signal bei Nichtauftreten von Klopfen an. In diesem Intervall steigt der integrierte Signalpegel im wesentlichen linear an und die Energie mit konstanter Amplitude ist vorhanden ohne Rücksicht auf Position des Kurbelwinkels.In Fig. 3 (B), the signal in the interval between 40 ° before TDC to TDC indicates an integrated signal when knocking does not occur. In this interval the integrated signal level rises essentially linearly and the energy with constant amplitude is present regardless of the position of the crank angle.

Dies bedeutet, daß der folgende Zusammenhang erzielt wird, wenn kein Klopfen auftritt, unter der Annahme, daß der obere Totpunkt (OT) ausgedrückt wird als T = 0:This means that the following relationship is obtained when knocking does not occur, assuming that top dead center (OT) is expressed as T = 0:

Entsprechend der verschiedenen Versuche, die ausgeführt worden sind, darf angenommen werden, daß das durch die Gleichung (3) ausgedrückte Verhältnis unter fast allen Maschinenbetriebsbedingungen gilt.According to the various experiments that were carried out , it can be assumed that the ratio expressed by equation (3) below applies to almost all machine operating conditions.

Es sei hervorgehoben, daß das Integrationsintervall (in diesem Falle von 40° vor OT bis OT) sorgfältig ausgewählt werden muß, da eine falsche Auswahl des Integrationsintervalles nicht zu einer Erzielung der durch die Gleichung (3) ausgedrückten Verhältnisse führt, weil der Öffnungs- und Schließbetrieb der Einlaß- und Auslaßventile der Maschine einen Einfluß auf die Druckschwingungen hat.It should be emphasized that the integration interval (in this case from 40 ° before TDC to TDC) carefully must be selected because an incorrect selection of the integration interval not to one Achieve the ones expressed by equation (3) Conditions, because the opening and closing operation the intake and exhaust valves of the machine has an influence on the pressure vibrations.

Andererseits zeigt das Integrationsintervall zwischen OT und 40° nach OT in Fig. 3(C) ein integriertes Signal während des Auftretens von Klopfen. In diesem Falle erscheint eine Steigerung der Energie, die durch Klopfen im Expansionstakt nach OT des Verdichtungstaktes hervorgerufen wird.On the other hand, the integration interval between TDC and 40 ° after TDC in Fig. 3 (C) shows an integrated signal during the occurrence of knock. In this case, an increase in the energy appears, which is caused by knocking in the expansion cycle after TDC of the compression cycle.

Im allgemeinen nimmt man an, daß die Bestimmung des Klopfpegels mittels des menschlichen Hörorgans auf der Grundlage einer relativen Differenz der Intensität von Geräuschpegeln ausgeführt wird, und zwar von Geräuschpegeln, die stationär durch Hintergrundgeräusch und solche, die durch Klopfschwingungen hervorgerufen werden.In general, it is believed that the provision of the knocking level by means of the human hearing organ based on a relative difference in intensity from noise levels, namely of noise levels that are stationary due to background noise and those caused by knocking vibrations will.

Wenn daher die Schwingungsenergie des Drucks in den Brennkammern beim Nichtauftreten von Klopfen direkt mit jener während des Auftretens von Klopfen verglichen wird, dann läßt sich eine Ermittlung des Klopfpegels mit hoher Genauigkeit ermitteln, die einer funktionellen Auswertung durch das menschliche Organ entspricht.Therefore, when the vibrational energy of the pressure in the Combustion chambers when knocking does not occur directly with that during of the occurrence of knock is then compared the knock level can be determined with high Determine accuracy of a functional evaluation through the human organ.

Da die Erfahrung lehrt, daß Klopfen nicht auftritt, bevor ein Kolben im Verdichtungstakt den oberen Totpunkt erreicht hat, kann gemäß dem oben durch die Gleichung (3) ausgedrückten Zusammenhang das vor OT integrierte Signal als ein Voraussagewert für die Schwingungsenergie innerhalb des Zylinderdrucks im Expansionstakt nach OT beim Nichtauftreten von Klopfen angesehen werden, ohne Rücksicht auf das Auftreten oder Nichtauftreten von Klopfen im Expansionstakt, nachdem der Kolben den oberen Totpunkt erreicht hat.Since experience teaches that knocking does not occur, before a piston in the compression stroke has reached top dead center, according to the above relationship expressed by equation (3) the signal integrated before OT as a predictive value for the vibration energy within the cylinder pressure in the expansion tact after OT when not occurring of knocking regardless of that Occurrence or non-occurrence of knocking in the expansion cycle, after the piston reaches top dead center has reached.

Wenn daher ein Wert einer Halbwellengleichrichtung und eine Integration für die Druckschwingungen während eines vorbestimmten Intervalls, d. h. innerhalb eines Bereiches eines vorbestimmten Kurbelwinkels vor OT im Verdichtungstakt mit jenem während eines anderen vorbestimmten Intervalls, d. h. innerhalb eines vorbestimmten Kurbelwinkelbereiches nach OT im Expansionstakt oder in einem Kurbelwinkelbereich, der vor OT bis nach OT reicht, verglichen wird, dann kann die Schwingungsenergie innerhalb des Zylinders während des Nichtauftretens von Klopfen direkt mit der Schwingungsenergie im Zylinder, die während des Verdichtungstakts der Maschine erzeugt wird, verglichen werden. Auf diese Weise läßt sich daher das Auftreten von Klopfen mit extrem hoher Genauigkeit ermitteln.Therefore, if a value of half-wave rectification and an integration for the pressure vibrations during a predetermined interval, i.e. H. within a range of a predetermined crank angle before OT in the compression cycle with that during a other predetermined interval, i.e. H. within  a predetermined crank angle range after TDC in the expansion cycle or in a crank angle range, that reaches before OT to after OT is compared, then the vibrational energy inside the cylinder while knocking does not occur directly with the vibrational energy in the cylinder that during the compression stroke of the machine is generated, be compared. In this way, therefore the occurrence of knocking with extremely high accuracy determine.

Die erste bevorzugte Ausführungsform ermittelt die Anwesenheit oder Abwesenheit von Klopfen auf der Grundlage der obenbeschriebenen Ermittlungstheorie.The first preferred embodiment is determined the presence or absence of knock on the Basis of the determination theory described above.

Fig. 4 zeigt ein Blockschaltbild einer ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung zusammen mit einem Zündzeitpunktregelsystem, das später zu beschreiben ist. Fig. 4 is a block diagram showing a first preferred embodiment of the invention together with a Zündzeitpunktregelsystem, to be described later.

In Fig. 4 bezeichnet 1 einen druckempfindlichen Sensor zur Ermittlung von Druckschwingungen in einem Maschinenzylinder. Der Sensor 1 kann eine Druckschwingung innerhalb einer Brennkammer der Maschine messen. Mit 2 ist ein elektrischer Ladungsverstärker bezeichnet, der eine elektrische Ausgangsladung des Sensors 1 in eine entsprechende Spannung umsetzt, da der Sensor 1 beispielsweise ein piezoelektrisches, druckempfindliches Element enthält. Mit 3 ist ein Bandpaßfilter (BPF) bezeichnet, das die Durchleitung einer Signalkomponente mit einer Frequenz erlaubt, die in ein spezielles Frequenzband von beispielsweise etwa 6 KHz bis 17 KHz fällt. Mit den Bezugszeichen 4 und 5 sind erste und zweite Signalverarbeitungseinrichtungen bezeichnet, mit denen eine erste und eine zweite physikalische Größe erhalten werden, die den Verbrennungsdruckschwingungsenergien während des Nichtauftretens und Auftretens von Klopfen zugeordnet sind. Diese Größen werden aus Signalen gewonnen, die den Verbrennungsdruckschwingungen entsprechen, die durch die zuvor bezeichneten Elemente 1, 2 und 3 ermittelt worden sind.In FIG. 4, 1 denotes a pressure-sensitive sensor for determining pressure vibrations in a machine cylinder. The sensor 1 can measure a pressure vibration within a combustion chamber of the machine. 2 designates an electrical charge amplifier which converts an electrical output charge of the sensor 1 into a corresponding voltage, since the sensor 1 contains, for example, a piezoelectric, pressure-sensitive element. 3 with a bandpass filter (BPF) is designated, which allows the passage of a signal component with a frequency that falls in a special frequency band of, for example, about 6 kHz to 17 kHz. Reference numerals 4 and 5 denote first and second signal processing devices with which a first and a second physical variable are obtained which are associated with the combustion pressure vibration energies during the non-occurrence and occurrence of knocking. These variables are obtained from signals which correspond to the combustion pressure vibrations which have been determined by the elements 1, 2 and 3 described above.

Mit 6 und 7 sind erste und zweite Berechnungseinrichtungen zum Errechnen eines Bezugswertes und eines Vergleichssignalwertes aus einem oder beiden ersten oder zweiten physikalischen Größen bezeichnet. 6 and 7 denote first and second calculation devices for calculating a reference value and a comparison signal value from one or both first or second physical quantities.

Das Bezugszeichen 8 bezeichnet eine Klopfbestimmungseinrichtung, enthaltend einen Komparator, der den Bezugswert und den Vergleichssignalwert miteinander vergleicht, um die Anwesenheit oder Abwesenheit von Klopfen zu bestimmen.Reference numeral 8 denotes a knock determination device including a comparator which compares the reference value and the comparison signal value with one another in order to determine the presence or absence of knock.

Es sei betont, daß, da das Zündzeitpunktregelsystem 10 mit dem Klopfermittlungs- und Regelsystem kombiniert ist, eine Berechnungseinrichtung 9 zur Korrektur des Zündzeitvoreilwinkels in dem System 10 enthalten ist, die einen Korrekturwert für den Zündzeitvoreilwinkel entsprechend dem Ergebnis der Bestimmung durch die Klopfbestimmungseinrichtung 8 errechnet.It should be noted that since the Zündzeitpunktregelsystem 10 is combined with the Klopfermittlungs- and control system, a calculation device 9 is included for correcting the Zündzeitvoreilwinkels in the system 10, which calculates a correction value for the Zündzeitvoreilwinkel according to the result of the determination by the knock determining means. 8

Mit 11 ist ein Kurbelwinkelsensor bezeichnet, der ein Bezugssignal S₁ und ein Einheitswinkelsignal S₂ erzeugt. Im Falle einer Sechszylindermaschine wird das Bezugssignal S₁ immer dann erzeugt, wenn die Maschinenkurbelwelle sich um 120° gedreht hat, und das Einheitswinkelsignal S₂ wird immer dann erzeugt, wenn sich die Kurbelwelle um beispielsweise 1° gedreht hat. Mit 12 ist ein Sensor oder sind mehrere Sensoren zur Ermittlung weiterer Maschinenbetriebsparameter der Brennkraftmaschine bezeichnet.With 11 a crank angle sensor is designated, which generates a reference signal S ₁ and a standard angle signal S ₂. In the case of a six-cylinder engine, the reference signal S ₁ is always generated when the engine crankshaft has rotated through 120 ° and the unit angle signal S ₂ is generated each time the crankshaft rotates by for example 1 °. A sensor or a plurality of sensors for determining further machine operating parameters of the internal combustion engine is designated by 12 .

Der Aufbau und die Betriebsweise eines jeden Elementes in der ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird unten beschrieben.The structure and operation of everyone Element in the first preferred embodiment the invention is described below.

Der druckempfindliche Sensor 1 enthält beispielsweise ein piezoelektrisches Element, das während der Verbrennung im Maschinenzylinder einen Druck in eine entsprechende elektrische Ladungsgröße umwandelt.The pressure-sensitive sensor 1 contains, for example, a piezoelectric element, which converts a pressure into a corresponding electrical charge quantity during the combustion in the machine cylinder.

Wie in den Fig. 5(A) und 5(B) gezeigt ist, besteht der druckempfindliche Sensor 1 aus einer Unterlegscheibe für eine Zündkerze 14 und ist um das obere Ende des Einschraubgewindes der Zündkerze 14 angeordnet und wird zwischen dem Sechskant 14 a der Zündkerze 14 und dem Zylinderkopf 13 eingespannt, in den die Zündkerze 14 eingeschraubt ist. Wie Fig. 5(B) zeigt, ist ein Kabel an der Mittelelektrode der Zündkerze 14 angeschlossen und mit einem Verteiler eines Zündkreises verbunden. Außerdem ist ein weiterer Anschlußdraht mit dem Ladungsverstärker 2 in Fig. 6 verbunden.As shown in Figs. 5 (A) and 5 (B) is shown, the pressure-sensitive sensor 1 consists of a washer for a spark plug 14 and is disposed around the upper end of the thread of the spark plug 14 and is between the hexagon 14 a of the spark plug 14 and the cylinder head 13 , in which the spark plug 14 is screwed. As shown in Fig. 5 (B), a cable is connected to the center electrode of the spark plug 14 and connected to a distributor of an ignition circuit. In addition, a further connecting wire is connected to the charge amplifier 2 in FIG. 6.

Fig. 6 zeigt ein spezielles Blockschaltbild einer ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Fig. 6 shows a specific block diagram of a first preferred embodiment of the present invention.

Der elektrische Ladungsverstärker 2 besteht beispielsweise aus einem konventionellen Ladungs-/Spannungs-Wandlerverstärker, enthaltend einen Widerstand R₁, der mit dem druckempfindlichen Sensor 1 verbunden ist, einem Operationsverstärker OP, einem Kondensator C, der zwischen einen invertierenden Eingang und den Ausgang des Operationsverstärkers geschaltet ist, einem Widerstand R₂, der über den Kondensator C geschaltet ist, wobei der nichtinvertierende Eingang des Operationsverstärkers OP geerdet ist.The electric charge amplifier 2 consists, for example, of a conventional charge / voltage converter amplifier containing a resistor R ₁, which is connected to the pressure-sensitive sensor 1 , an operational amplifier OP , a capacitor C , which is connected between an inverting input and the output of the operational amplifier is, a resistor R ₂, which is connected across the capacitor C , the non-inverting input of the operational amplifier OP being grounded.

Die erste Signalverarbeitungsschaltung 4 enthält einen ersten Kreis zur Ermittlung einer Schwingungsenergie während des Nichtauftretens von Klopfen in der Maschine. Die Schaltung 4 enthält: einen Absolutwertintegrationskreis 41, der einen Absolutwert des Ausgangssignals S₃ des Bandpaßfilters 3 integriert, hält und in Abhängigkeit von dem Bezugssignal S₁ vom Kurbelwinkelsensor 11 rücksetzt. Der detaillierte Aufbau des Absolutwertintegrationskreises 41 ist in Fig. 6(A) dargestellt. Der Kreis 4 enthält weiterhin: erste und zweite voreinstellbare Zähler 42, 43, die die Anzahl von Impulsen des Einheitswinkelsignals S₂ vom Kurbelwinkelsensor 11 in Abhängigkeit von dem Bezugssignal S₁ vom Kurbelwinkelsensor 11 zählen. Der Kreis 4 enthält weiterhin ein Flip-Flop (F/F) 44, das den Betrieb des Absolutwertintegrationskreises 41 in Abhängigkeit von einer Pegeländerung des Ausgangssignals der ersten und zweiten Zähler 42 und 43 steuert.The first signal processing circuit 4 contains a first circuit for determining an oscillation energy during the absence of knocking in the machine. The circuit 4 contains: an absolute value integration circuit 41 , which integrates an absolute value of the output signal S ₃ of the bandpass filter 3 , holds and resets as a function of the reference signal S ₁ from the crank angle sensor 11 . The detailed structure of the absolute value integration circuit 41 is shown in Fig. 6 (A). The circuit 4 further comprises: first and second presettable counters 42, 43 count the number of pulses of the unit angle signal S ₂ from the crank angle sensor 11 in response to the reference signal S ₁ from the crank angle sensor. 11 The circuit 4 also contains a flip-flop (F / F) 44 which controls the operation of the absolute value integration circuit 41 as a function of a change in the level of the output signal of the first and second counters 42 and 43 .

Die zweite Signalverarbeitungsschaltung 5 enthält einen Kreis zum Ermitteln der Schwingungsenergie während des Auftretens von Klopfen. Die Schaltung 5 enthält einen Absolutwertintegrationskreis 51, dritte und vierte voreinstellbare Zähler 52 und 53 und ein Flip-Flop (F/F) 54.The second signal processing circuit 5 contains a circuit for determining the vibration energy during the occurrence of knocking. The circuit 5 contains an absolute value integration circuit 51 , third and fourth presettable counters 52 and 53 and a flip-flop (F / F) 54 .

Die erste bevorzugte Ausführungsform, die in Fig. 6 dargestellt ist, ist bei einer Sechszylinder-Maschine anwendbar. Außerdem wird das Bezugssignal S₁ vom Kurbelwinkelsensor 11 bei 70° vor OT im Verdichtungstakt für einen der Zylinder abgegeben und die entsprechenden Ermittlungen der Schwingungsenergien während des Auftretens und Nichtauftretens von Klopfen werden zwischen 40° vor OT und 40° nach OT im Verdichtungstakt bzw. Expansionstakt ausgeführt. In diesen Fällen sind die ersten und zweiten voreinstellbaren Zähler 42 und 43 auf Werte entsprechend 30° und 70° des Kurbelwinkels eingestellt. Die dritten und vierten voreinstellbaren Zähler 52 und 53 sind auf die Werte eingestellt, die 70° und 110° des Kurbelwinkels entsprechen.The first preferred embodiment, which is shown in FIG. 6, is applicable to a six-cylinder engine. In addition, the reference signal S ₁ from the crank angle sensor 11 at 70 ° before TDC in the compression stroke for one of the cylinders and the corresponding determinations of the vibration energies during the occurrence and non-occurrence of knocking are between 40 ° before TDC and 40 ° after TDC in the compression stroke or expansion stroke executed. In these cases, the first and second presettable counters 42 and 43 are set to values corresponding to 30 ° and 70 ° of the crank angle. The third and fourth presettable counters 52 and 53 are set to the values corresponding to 70 ° and 110 ° of the crank angle.

Die ersten und zweiten Berechnungseinrichtungen 6 und 7 und die Klopfbestimmungseinrichtung 8 usw., die in Fig. 4 dargestellt sind, sind mit einem Mikrocomputer 20 verbunden (Fig. 6). Außerdem übernimmt der Mikrocomputer die Funktionen der Korrekturwertberechnungseinrichtung 9, der Zündzeitpunktsteuereinrichtung 10 und der verschiedenen anderen, den Maschinenbetrieb steuernden Einrichtungen, beispielsweise für die Abgasrezirkulierungsrate, die Leerlaufdrehzahlregelung usw.The first and second calculating means 6 and 7 and the knock determining means 8 , etc. shown in FIG. 4 are connected to a microcomputer 20 ( FIG. 6). In addition, the microcomputer takes over the functions of the correction value calculation device 9 , the ignition timing control device 10 and the various other devices controlling the engine operation, for example for the exhaust gas recirculation rate, the idle speed control, etc.

Ein Eingabe/Ausgabe-Interface (I/O Port) übernimmt Mikrocomputerfunktionen, wie A/D-Umwandlungen der Eingangssignale S₇ und S₈, die Übertragung eines Unterbrechungssignals S₆ an einen Mikroprozessor 22, wie später erläutert, die Berechnung eines endgültigen Zündzeitpunkts aus einem voreilenden Grundzündzeitpunktwert und einem später zu beschreibenden Korrekturwert und eine Übertragung eines Zündsteuersignals zu dem errechneten endgültigen Zündzeitpunkt zum Zündkreis 18 (in Fig. 6 nicht, jedoch in Fig. 9 dargestellt). An input / output interface (I / O port) takes over microcomputer functions, such as A / D conversions of the input signals S ₇ and S ₈, the transmission of an interrupt signal S ₆ to a microprocessor 22 , as explained later, from calculating a final ignition timing a leading basic ignition timing value and a correction value to be described later, and a transmission of an ignition control signal at the calculated final ignition timing to the ignition circuit 18 (not in FIG. 6, but shown in FIG. 9).

Der Mikroprozessor (MPU) 22 führt die verschiedenen Verarbeitungsprogramme zur Regelung der Maschinenbetriebszustände, einschließlich des in Fig. 8 dargestellten Verarbeitungsprogramms, aus.The microprocessor (MPU) 22 executes the various processing programs for controlling the machine operating conditions, including the processing program shown in FIG. 8.

Ein ROM 23 speichert die oben erwähnten Verarbeitungsprogramme und ein RAM 24 dient als Zwischenspeicher für die zu verarbeitenden Daten.A ROM 23 stores the above-mentioned processing programs and a RAM 24 serves as a buffer for the data to be processed.

Fig. 7 zeigt ein Beispiel einer jeden Signalform in den typischen Kreisen, die in Fig. 6 gezeigt sind, wenn der Kurbelwinkel im Bereich zwischen 0 (d. h. 70° vor OT) und 120° (d. h. 50° nach OT) liegt. FIG. 7 shows an example of each waveform in the typical circles shown in FIG. 6 when the crank angle is in the range between 0 (ie 70 ° before TDC) and 120 ° (ie 50 ° after TDC).

Im einzelnen zeigt (A) von Fig. 7 das Bezugssignal S₁, das vom Kurbelwinkelsensor 11 erzeugt wird, (die Periode desselben ist 120° im Falle einer Sechs-Zylinder-Maschine). (B) von Fig. 7 zeigt das Einheitswinkelsignal S₂, das von demselben Kurbelwinkelsensor 11 erzeugt wird und eine Impulsbreite von 1° des Kurbelwinkels hat (Maschinenkurbelwellendrehwinkel). (C) von Fig. 7 zeigt das Ausgangssignal S₀ des Ladungsverstärkers 2. (D) von Fig. 7 zeigt ein Ausgangssignal S₃ des Flip-Flops (F/F) 44. (F) von Fig. 7 zeigt ein Ausgangssignal S₄ des Flip-Flops (F/F) 54. (G) von Fig. 7 zeigt das Ausgangssignal S₇ des Absolutwertintegrationskreises (nachfolgend einfach als Integrator bezeichnet) 41. (H) von Fig. 7 zeigt das Ausgangssignal S₈ des anderen Integrators 51.In detail, showing (A) of FIG. 7, the reference signal S ₁, which is generated by the crank angle sensor 11 (the same period is 120 ° in the case of a six-cylinder engine). (B) of Fig. 7 shows the unit angle signal S ₂, which is generated by the same crank angle sensor 11 and has a pulse width of 1 ° of the crank angle (engine crankshaft rotation angle). (C) of FIG. 7, the output signal S ₀ shows the charge amplifier 2. (D) of Fig. 7 shows an output signal S ₃ of the flip-flop (F / F) 44th (F) of FIG. 7 shows an output signal S ₄ of the flip-flop (F / F) 54 . (G) of FIG. 7 shows the output signal S ₇ of the absolute value integration circuit (hereinafter simply referred to as an integrator) 41 . (H) of FIG. 7 shows the output signal S ₈ of the other integrator 51 .

Nachfolgend soll die Betriebsweise der ersten und zweiten Signalverarbeitungsschaltungen 4 und 5 beschrieben werden, die mit gestrichelten Linien in Fig. 6 eingezeichnet sind. The operation of the first and second signal processing circuits 4 and 5 will be described below, which are shown in broken lines in FIG. 6.

Zunächst, wenn das Bezugssignal S₁ erzeugt und an die Integratoren 41 und 51 übertragen wird, werden beide Integratoren rückgesetzt. Zu diesem Zeitpunkt werden die ersten bis vierten voreinstellbaren Zähler (nachfolgend einfach als Zähler bezeichnet) 42, 43, 52 und 53 auf die vorbestimmten Werte (30°, 70°, 70°, 110°) voreingestellt. Anschließend beginnt jeder Zähler mit der Zählung der Anzahl von Impulsen im Einheitswinkelsignal S₂. Wenn der Kurbelwinkel 30° von 70° vor OT erreicht, d. h. wenn der Kurbelwinkelwert, der 0 angibt (bei welchem das Bezugssignal S₁ erscheint) erreicht, dann wird das Ausgangssignal des ersten Zählers 42 invertiert. Das Ausgangssignal S₄ des Flip-Flops (F/F) 44 wird wiederum auf niedrigen Pegel "L" gesetzt, wie in (E) von Fig. 7 gezeigt, so daß der Rücksetzzustand des Integrators 41 freigegeben wird, um die Integration des Ausgangssignals S₃ des Bandpaßfilters 3 zu ermöglichen.First, when the reference signal S ₁ is generated and transmitted to the integrators 41 and 51 , both integrators are reset. At this time, the first to fourth presettable counters (hereinafter simply referred to as counters) 42, 43, 52 and 53 are preset to the predetermined values (30 °, 70 °, 70 °, 110 °). Then each counter begins counting the number of pulses in the standard angle signal S ₂. When the crank angle reaches 30 ° from 70 ° before TDC, ie when the crank angle value indicating 0 (at which the reference signal S 1 appears), then the output signal of the first counter 42 is inverted. The output signal S ₄ of the flip-flop (F / F) 44 is again set to low level "L" as shown in (E) of FIG. 7, so that the reset state of the integrator 41 is released to integrate the output signal S ₃ of the bandpass filter 3 to allow.

Wenn dann der Kurbelwinkel 70° erreicht, d. h. OT von 70° vor OT (bei welchem das Bezugssignal S₁ erzeugt wird), dann wird das Ausgangssignal des zweiten Zählers 43 invertiert, so daß das Ausgangssignal S₄ des Flip-Flops (F/F) 44 wiederum auf hohen Pegel "H" gestellt wird. Zu diesem Zeitpunkt hält der Integrator 41 den augenblicklichen integrierten Wert. Außerdem wird, da das Ausgangssignal des dritten Zählers 52 invertiert wird, das Ausgangssignal S₅ des Flip-Flops 54 auf niedrigen Pegel "L" gesetzt, wie in (F) von Fig. 4 gezeigt. Zu diesem Zeitpunkt wird der Rücksetzungszustand des Integrators 51 freigegeben, um die Integration des Ausgangssignals S₃ des Bandpaßfilters 3 zu beginnen. Then when the crank angle reaches 70 °, ie TDC of 70 ° before TDC (at which the reference signal S ₁ is generated), the output signal of the second counter 43 is inverted, so that the output signal S ₄ of the flip-flop (F / F ) 44 is again set to high level "H". At this time, the integrator 41 holds the current integrated value. In addition, since the output of the third counter 52 is inverted, the output S ₅ of the flip-flop 54 is set to the low level "L" as shown in (F) of FIG. 4. At this time, the reset state of the integrator 51 is released to begin the integration of the output signal S ₃ of the bandpass filter 3 .

Da das Ausgangssignal des Zählers 53 zum Zeitpunkt des Kurbelwinkels von 110° invertiert wird, wird das Ausgangssignal S₅ des Flip-Flop 54 auf hohen Pegel "H" gesetzt, so daß der Integrator 51 den augenblicklichen integrierten Wert hält.Since the output signal of the counter 53 is inverted at the time of the crank angle of 110 °, the output signal S ₅ of the flip-flop 54 is set to a high level "H", so that the integrator 51 holds the current integrated value.

Daher wechselt das Ausgangssignal S₇ des Integrators 41, wie in (G) von Fig. 7 gezeigt, und andererseits wechselt das Ausgangssignal S₈ des Integrators 51, wie in (H) in Fig. 7 gezeigt.Therefore, the output signal S ₇ of the integrator 41 changes as shown in (G) of FIG. 7, and on the other hand, the output signal S ₈ of the integrator 51 changes as shown in (H) in FIG. 7.

Auf diese Weise können die ersten und zweiten Signalverarbeitungsschaltungen 4 und 5 den integrierten Wert innerhalb des Intervalls von 40° vor OT im Verdichtungstakt bis zum oberen Totpunkt erhalten, d. h. einen Signalwert, der der ersten physikalischen Größe entspricht, die der Schwingungsenergie beim Nichtauftreten von Klopfen zugeordnet ist, und der integrierte Wert innerhalb des Intervalls von OT bis 40° nach OT, d. h. ein Signalwert, der der zweiten physikalischen Größe entspricht, die der Schwingungsenergie während des Auftretens von Klopfen zugeordnet ist.In this way, the first and second signal processing circuits 4 and 5 can obtain the integrated value within the interval from 40 ° before TDC in the compression stroke to top dead center, that is to say a signal value which corresponds to the first physical variable associated with the vibration energy when knocking does not occur and the integrated value within the interval from TDC to 40 ° to TDC, that is, a signal value corresponding to the second physical quantity associated with the vibrational energy during the occurrence of knock.

Es sei hervorgehoben, daß das Ausgangssignal S₆ des vierten Zählers 53 beim Erreichen eines Kurbelwinkels von 110°, gerechnet von einem Zeitpunkt, wo das Bezugssignal S₁ erzeugt wird, als Unterbrechungssignal für den Mikrocomputer 20 verwendet wird, so daß der Mikrocomputer 20 eine Initialisierung für den Beginn der A/D-Wandlung, die später noch zu beschreiben ist, ausführt. It should be emphasized that the output signal S ₆ of the fourth counter 53, when reaching a crank angle of 110 °, calculated from a point in time when the reference signal S ₁ is generated, is used as an interrupt signal for the microcomputer 20 , so that the microcomputer 20 initializes for the start of the A / D conversion, which will be described later.

Fig. 8 zeigt eine Unterbrechungsverarbeitungsroutine des Mikrocomputers 20 nach Fig. 6. FIG. 8 shows an interrupt processing routine of the microcomputer 20 shown in FIG. 6.

Wenn ein Unterbrechungsverlangen vom Signal S₆ an den Mikrocomputer 20 abgegeben wird, dann startet der Mikrocomputer 20 die Ausführung einer Unterbrechungsroutine, die in Fig. 8 dargestellt ist.When an interrupt request is issued from the signal S ₆ to the microcomputer 20 , the microcomputer 20 starts executing an interrupt routine shown in FIG. 8.

In einem ersten Schritt SP 1 speichert der MPU 22 eine Digitaldateninformation, die eine A/D-Wandlung des Ausgangssignals S₇ des Integrators 41 ist, in eine vorbestimmte Adresse im RAM 24 als erste physikalische Größe N ein, die der Schwingungsenergie während des Nichtauftretens von Klopfen zugeordnet ist.In a first step SP 1, the MPU 22 stores digital data information, which is an A / D conversion of the output signal S ₇ of the integrator 41 , in a predetermined address in the RAM 24 as the first physical quantity N , which corresponds to the vibration energy during the non-occurrence of Knock is assigned.

In einem zweiten Schritt SP 2 speichert der MPU 22 wiederum eine Digitaldateninformation, die eine A/D-Wandlung des Ausgangssignals S₈ des Integrators 51 ist, in eine weitere vorbestimmte Adresse im RAM 24 als zweite physikalische Größe S, die der Schwingungsenergie während des Auftretens von Klopfen zugeordnet ist.In a second step SP 2, the MPU 22 in turn stores digital data information, which is an A / D conversion of the output signal S ₈ of the integrator 51 , into a further predetermined address in the RAM 24 as a second physical variable S , which is the vibration energy during the occurrence is associated with knocking.

In einem dritten Schritt SP 3 errechnet der MPU 22 einen Vergleichssignalwert RATIO, in diesem Beispiel die zweite Größe S pro erste Größe N, d. h. S / N.In a third step SP 3, the MPU 22 calculates a comparison signal value RATIO , in this example the second variable S per first variable N , ie S / N.

Andererseits wird ein Bezugswert BGL, der mit RATIO zu vergleichen ist, berechnet, in diesem Beispiel als Addition eines Gewichtsmittelwertes von RATIO, d. h. eine Addition zum vorherigen BGL und zum laufenden RATIO zu den entsprechenden Werten, von denenOn the other hand, a reference value BGL , which is to be compared with RATIO , is calculated, in this example as the addition of a weight average of RATIO , ie an addition to the previous BGL and to the current RATIO to the corresponding values, of which

und k / n gewichtet werden. Das laufende BGL wird so ausgedrückt, daß BGL = (n - k) / n x vorangehender Wert von BGL + k / n x gegenwärtiger Wert von RATIO, worin k und n konstante Zahlen sind. Diese Gleichung wird im Schritt SP 5 berechnet und das vorangehende BGL wird durch das laufende BGL ersetzt.and k / n are weighted. The running BGL is expressed such that BGL = (n - k) / n x previous value of BGL + k / n x current value of RATIO , where k and n are constant numbers. This equation is calculated in step SP 5 and the previous BGL is replaced by the current BGL .

In einem Schritt SP 4 liest der MPU 22 den vorausgehenden Bezugswert BGL und vergleicht ihn mit dem Vergleichssignalwert RATIO, der nun im Schritt SP 3 errechnet wird.In a step SP 4 , the MPU 22 reads the previous reference value BGL and compares it with the comparison signal value RATIO , which is now calculated in step SP 3 .

Wenn RATIO ≦ BGL, dann geht die Routine zum Schritt SP 5 über, da MPU 22 bestimmt, das Klopfen nicht aufgetreten ist. Im Schritt SP 5 wird der in der nächsten Verarbeitungszeit zu verwendende Bezugswert BGL errechnet und gespeichert, um den vorausgehenden Wert BGL zu aktualisieren, wie oben erläutert.If RATIO ≦ BGL , then the routine goes to step SP 5 because MPU 22 determines that the knock has not occurred. In step SP 5 , the reference value BGL to be used in the next processing time is calculated and stored in order to update the previous value BGL , as explained above.

In einem Schritt SP 6 setzt der MPU 22 ein Kennzeichen KN, das das Auftreten von Klopfen anzeigt, auf 0 (KN = 0).In a step SP 6 , the MPU 22 sets a flag KN , which indicates the occurrence of knocking, to 0 (KN = 0).

In einem Schritt SP 7 führt danach der MPU 22 die Berechnung eines Korrekturwertes für den Zündzeitpunktvoreilwinkelwert aus.In a step SP 7 , the MPU 22 then carries out the calculation of a correction value for the ignition timing advance angle value.

Wenn andererseits im Schritt SP 4 RATIO ≦ BGL, dann bestimmt der MPU 22, daß Klopfen aufgetreten ist, und die Routine geht zum Schritt SP 8 über, in welchem das Kennzeichen KN auf 1 gesetzt wird (KN = 1). Danach geht die Routine zum Schritt SP 7 über.On the other hand, if in step SP 4 RATIO ≦ BGL , then the MPU 22 determines that knocking has occurred and the routine proceeds to step SP 8 , in which the flag KN is set to 1 (KN = 1). The routine then goes to step SP 7 .

Es sei bemerkt, daß es vorteilhaft ist, daß das Aktualisieren des Bezugswertes BGL nicht ausgeführt wird, wenn das Auftreten von Klopfen bestimmt wird, da der Bezugswert BGL ein Maß für das Nichtauftreten von Klopfen ist. Dies deshalb, weil der Bezugswert BGL größer wird, wenn die Aktualisierung ausgeführt wird, wenn Klopfen aufgetreten ist, d. h. wenn der Wert von RATIO groß ist. Je größer der Wert BGL wird, umso mehr wird die Bestimmung der Anwesenheit oder Abwesenheit von Klopfen unmöglich, wenn solche Aktualisierungen ohne Rücksicht auf das Auftreten von Klopfen wiederholt werden.It should be noted that since the reference value BGL is a measure of the non-occurrence of knock, it is advantageous that the update of the reference value BGL is not carried out when the occurrence of knock is determined. This is because the reference value BGL becomes larger when the update is carried out when knocking has occurred, that is, when the value of RATIO is large. The larger the BGL value becomes, the more the determination of the presence or absence of knock becomes impossible if such updates are repeated regardless of the occurrence of knock.

Obgleich in der ersten Ausführungsform, die in Fig. 8 dargestellt ist, der Vergleichssignalwert RATIO als Verhältnis der ersten und zweiten physikalischen Größen S und N (S/N) berechnet wird, kann der Vergleichssignalwert RATIO doch auch als Differenz zwischen den zweiten und ersten physikalischen Größen (S - N) ermittelt werden oder alternativ als Verhältnis der oben errechneten Differenz (S - N) zur ersten physikalischen Größe N, d. h. als (S - N)/N. Außerdem wird der Bezugswert BGL in dieser Ausführungsform als ein Wert berechnet, der dem Gewichtsmittelwert des Vergleichssignalwertes RATIO zugeordnet ist. Der Bezugswert BGL kann aber auch als ein Mittelwert des Vergleichssignalwertes RATIO für einen spätesten vorbestimmten Maschinenzyklus oder alternativ als Mittelwert der ersten physikalischen Größe N für den spätesten vorbestimmten Maschinenzyklus oder als Gewichtsmittelwert desselben errechnet werden.Although the comparison signal value RATIO as the ratio of the first and second physical quantities S and N (S / N) is calculated in the first embodiment, which is shown in Fig. 8, the comparison signal value RATIO can but also as a difference between the second and first physical Variables (S - N) are determined or alternatively as a ratio of the difference (S - N) calculated above to the first physical quantity N , ie as (S - N) / N. In addition, in this embodiment, the reference value BGL is calculated as a value associated with the weight average of the comparison signal value RATIO . However, the reference value BGL can also be calculated as an average of the comparison signal value RATIO for a latest predetermined machine cycle or alternatively as an average of the first physical quantity N for the latest predetermined machine cycle or as a weight average of the same.

Fig. 9 zeigt ein Blockschaltbild einer zweiten bevorzugten Ausführungsform, die auf eine Mehrzylinder-Brennkraftmaschine anwendbar ist. Fig. 9 shows a block diagram of a second preferred embodiment, which is applicable to a multi-cylinder internal combustion engine.

In Fig. 9 ist der Ladungsverstärker 2 für jeden druckempfindlichen Sensor 1 vorgesehen, der der zugehörigen Zündkerze 14 zugeordnet ist, wie unter Bezugnahme 5(A) und 5(B) erläutert.In Fig. 9, the charge amplifier 2 is provided for each pressure sensitive sensor 1 associated with the associated spark plug 14 , as explained with reference to 5 (A) and 5 (B).

Ein Multiplexer 15 empfängt das Signal von jedem Ladungsverstärker 2 und gibt eine Signalwelle aus, die von jedem druckempfindlichen Sensor 1 für ein vorbestimmtes Intervall des Kurbelwinkels in zeitversetzter Weise in Abhängigkeit einer Serie von Steuersignalen von einem Mikrocomputer 2 ermittelt worden sind. Es sei hervorgehoben, daß das vorbestimmte Intervall in Einheiten des Kurbelwinkels auf ein Intervall festgelegt ist, in welchem das Klopfen und Hintergrundgeräusch für jeden Maschinenzylinder in ausreichender Weise ermittelt werden kann (z. B. ein Intervall von 70° vor OT im Verdichtungstakt bis 70° nach OT im Expansionstakt).A multiplexer 15 receives the signal from each charge amplifier 2 and outputs a signal wave which has been determined by each pressure-sensitive sensor 1 for a predetermined interval of the crank angle in a time-shifted manner depending on a series of control signals from a microcomputer 2 . It should be emphasized that the predetermined interval in units of the crank angle is set to an interval in which the knocking and background noise for each engine cylinder can be sufficiently determined (e.g. an interval of 70 ° before TDC in the compression stroke to 70 ° after OT in the expansion cycle).

Ein Gleichrichter 16 richtet eine Signalkomponente gleich, die durch das Bandpaßfilter 7 gelaufen ist. Der Integrator 17 integriert das gleichgerichtete Signal für das vorbestimmte Intervall des Kurbelwinkels, wobei Beginn und Abschluß der Integration vom Mikrocomputer 20 gesteuert werden. Bei dieser Ausführungsform liegt der Beginn der Integration bei 10° nach OT und der Abschluß liegt bei 50° nach OT. Der Mikrocomputer 20 enthält einen A/D-Wandler 20 A, ein Eingabe/Ausgabetor 20 B, eine CPU 20 C, ein RAM 20 D und ein ROM 20 E von im wesentlichen gleicher Anordnung, wie bei der ersten Ausführungsform.A rectifier 16 rectifies a signal component that has passed through the bandpass filter 7 . The integrator 17 integrates the rectified signal for the predetermined interval of the crank angle, the start and completion of the integration being controlled by the microcomputer 20 . In this embodiment, the start of the integration is 10 ° after TDC and the end is at 50 ° after TDC. The microcomputer 20 includes an A / D converter 20 A , an input / output port 20 B , a CPU 20 C , a RAM 20 D and a ROM 20 E of substantially the same arrangement as in the first embodiment.

Es sei betont, daß der A/D-Wandler 20 A den integrierten Wert des Integrators 17 in ein entsprechendes Digitalsignal umwandelt und das Digitalsignal dem I/O-Tor 20 D zuleitet. Das I/O-Tor 20 B empfängt das Digitalsignal vom A/D-Wandler 20 A, empfängt ein dem Kurbelwinkel entsprechendes Signal vom Kurbelwinkelsensor 11 und gibt ein Steuersignal an den Multiplexer 15 und den Integrator 17 ab. Die CPU 20 C liest die notwendigen externen Daten über das I/O-Tor 20 A in Übereinstimmung mit einem im ROM 20 E gespeicherten Programm, führt arithmetische Operationsverarbeitungen von Daten durch, die von und zum RAM 20 D übertragen werden und gibt das arithmetisch verarbeitete Ergebnis an das I/O-Tor 20 A. Es soll auch bemerkt werden, daß der RAM 20 D ein nichtflüchtiger Speicher ist, in dem Daten, die für die arithmetischen Operationen verwendet werden, in Form einer Datenkarte gespeichert sind. Da der nichtflüchtige Speicher als RAM 20 D verwendet wird, wird der Speicherinhalt gehalten, nachdem die Maschine angehalten wird. Der Zündkreis 18 mit einem Leistungstransistor 19 ist der gleiche wie in der erstbeschriebenen Ausführungsform.It should be emphasized that the A / D converter 20 A converts the integrated value of the integrator 17 into a corresponding digital signal and feeds the digital signal to the I / O gate 20 D. The I / O gate 20 B receives the digital signal from the A / D converter 20 A , receives a signal corresponding to the crank angle from the crank angle sensor 11 and outputs a control signal to the multiplexer 15 and the integrator 17 . The CPU 20 C reads the necessary external data through the I / O port 20 A in accordance with a program stored in the ROM 20 E , performs arithmetic operation processing of data transferred from and to the RAM 20 D , and outputs the arithmetically processed Result to the 20 A I / O gate. It should also be noted that RAM 20 D is a non-volatile memory in which data used for the arithmetic operations is stored in the form of a data card. Since the non-volatile memory is used as RAM 20 D , the memory content is held after the machine is stopped. The ignition circuit 18 with a power transistor 19 is the same as in the first described embodiment.

Nachfolgend wird die Betriebsweise der zweiten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung beschrieben.Below is the operation of the second described preferred embodiment of the invention.

Wie in (A) in Fig. 10 gezeigt, ist die Ausgangssignalwelle des druckempfindlichen Sensors 1 eine Welle, die eine Druckänderung innerhalb des zugehörigen Maschinenzylinders angibt, der eine Verbrennung ausführt, wobei dieser eine Welle überlagert ist, die eine hochfrequente Klopfschwingung ausdrückt. Es ist daher notwendig, eine solche hochfrequente Signalwelle aus einem Teil der niederfrequenten Druckschwankung zu extrahieren. Da außerdem die Hochfrequenzwelle weiterhin Hintergrundgeräuschkomponenten enthält, ist es notwendig, die Klopfwelle aus der hochfrequenten Mischwelle zu diskriminieren. As shown in (A) in Fig. 10, the output signal wave of the pressure sensitive sensor 1 is a wave indicating a change in pressure within the associated engine cylinder that is performing combustion, superimposed on a wave that expresses a high-frequency knocking vibration. It is therefore necessary to extract such a high-frequency signal wave from part of the low-frequency pressure fluctuation. In addition, since the high frequency wave still contains background noise components, it is necessary to discriminate the knock wave from the high frequency mixed wave.

In der zweiten bevorzugten Ausführungsform wird zunächst die hochfrequente Signalkomponente aus der niederfrequenten Signalkomponente großer Amplitude, die aus der Verbrennung des Luftkraftstoffgemischs in der Brennkammer resultiert, extrahiert, und die extrahierte Hochfrequenzsignalkomponente wird mit einer Quantifizierungseinrichtung quantifiziert, bestehend aus den Ladungsverstärkern 2, dem Bandpaßfilter 3, dem Multiplexer 15, dem Gleichrichter 16 und dem Integrator 17. Außerdem wird in einer zweiten Verarbeitung das Klopfen aus dem hochfrequenten Hintergrundgeräusch ermittelt, und der Zündzeitpunkt wird geregelt, um das Wiederauftreten von Klopfen zu vermeiden und um das Ausgangsdrehmoment der Maschine zu steigern und Kraftstoff zu sparen. Dieses Diskriminieren des Klopfens wird mit Hilfe des Mikrocomputers 20 ausgeführt.In the second preferred embodiment, the high-frequency signal component is first extracted from the low-frequency signal component of large amplitude, which results from the combustion of the air / fuel mixture in the combustion chamber, and the extracted high-frequency signal component is quantified using a quantification device, consisting of the charge amplifiers 2 , the bandpass filter 3 , the multiplexer 15 , the rectifier 16 and the integrator 17 . In a second processing, the knock is also determined from the high-frequency background noise and the ignition timing is regulated in order to avoid knock recurrence and to increase the engine output torque and save fuel. This discrimination of knocking is carried out using the microcomputer 20 .

Zunächst wird das obenerwähnte erste Verarbeitungsverfahren beschrieben.First, the first processing method mentioned above described.

Die Ausgangssignalwelle von jedem druckempfindlichen Sensor 1 ist ein Niederfrequenzsignal, das durch die Verbrennung von Kraftstoff hervorgerufen wird. Diesem Niederfrequenzsignal ist ein Hochfrequenzsignal überlagert, wie aus (A) in Fig. 10 hervorgeht. Eine solche Niederfrequenzsignalwelle von Druckänderungen erscheint einmal für jeden Takt im entsprechenden Maschinenzylinder, unabhängig vom Auftreten von Klopfen. Der Ladungsverstärker 2 wandelt die abgegebene elektrische Ladung des entsprechenden druckempfindlichen Sensors 1 in ein entsprechendes Spannungssignal um. Der Multiplexer (MPX) 15 verarbeitet das Spannungssignal, das vom Sensor 1 eines jeden Zylinders abgeleitet wird, in zeitversetzter Weise für jedes vorbestimmte Intervall in Einheiten des Kurbelwinkels (beispielsweise 120°, beginnend bei 70° vor OT im Verdichtungstakt und endend bei 50° nach OT im Expansionstakt) in Übereinstimmung mit einem Steuersignal vom Mikrocomputer 20. Die Ausgangssignalform des Multiplexers 15 ist in (B) in Fig. 10 gezeigt.The output signal wave from each pressure sensitive sensor 1 is a low frequency signal caused by the combustion of fuel. A high-frequency signal is superimposed on this low-frequency signal, as can be seen from (A) in FIG. 10. Such a low frequency signal wave of pressure changes appears once for every stroke in the corresponding machine cylinder, regardless of the occurrence of knocking. The charge amplifier 2 converts the electrical charge emitted by the corresponding pressure-sensitive sensor 1 into a corresponding voltage signal. The multiplexer (MPX) 15 processes the voltage signal, which is derived from the sensor 1 of each cylinder, in a staggered manner for each predetermined interval in units of the crank angle (for example 120 °, starting at 70 ° before TDC in the compression stroke and ending at 50 ° Expansion clock) in accordance with a control signal from the microcomputer 20 . The output waveform of the multiplexer 15 is shown in (B) in FIG. 10.

Das Bandpaßfilter 3 ermöglicht dann den Durchlaß nur der Hochfrequenzsignalkomponenten. Das Ausgangssignal des Bandpaßfilters 3 ist daher in (C) in Fig. 10 gezeigt.The bandpass filter 3 then allows only the high-frequency signal components to pass. The output signal of the bandpass filter 3 is therefore shown in (C) in FIG. 10.

Der Gleichrichter 16 richtet eine Halbwelle des Ausgangssignals des Bandpaßfilters 3 gleich, wie in (D) in Fig. 10 gezeigt. Die gleichgerichtete Halbwelle wird dann vom Integrator 17 integriert. Das Ausgangssignal des Integrators 17 ist in (E) von Fig. 10 gezeigt. Auf diese Weise wird die Hochfrequenzsignalkomponente größenmäßig erfaßt. Der Druckwechsel der Hochfrequenzwelle aufgrund von Klopfen oder anderen Ursachen kann so aus der Druckänderung innerhalb des entsprechenden Zylinders, die durch die Verbrennung hervorgerufen wird, extrahiert und größenmäßig erfaßt werden.The rectifier 16 rectifies a half wave of the output signal of the band pass filter 3 as shown in (D) in FIG. 10. The rectified half-wave is then integrated by the integrator 17 . The output signal of the integrator 17 is shown in (E) of FIG. 10. In this way, the high-frequency signal component is detected in terms of size. The pressure change of the high-frequency wave due to knocking or other causes can thus be extracted from the pressure change within the corresponding cylinder, which is caused by the combustion, and recorded in terms of size.

Es sei hervorgehoben, daß eine Nadelspitze mit großer Amplitude im Signal, wie in (C) und (D) von Fig. 10 gezeigt, aufgrund eines Stoßes, der während des Umschaltens im Multiplexer 15 erscheint, erzeugt wird.It should be emphasized that a large amplitude needle tip in the signal as shown in (C) and (D) of FIG. 10 is generated due to a shock appearing in the multiplexer 15 during switching.

Nachfolgend wird die zweite Verarbeitung unter Bezugnahme auf die Flußdiagramme in den Fig. 11 bis 13 (B) erläutert, wie sie vom Mikrocomputer 20 ausgeführt wird. Next, the second processing as executed by the microcomputer 20 will be explained with reference to the flowcharts in Figs. 11 to 13 (B).

Fig. 11 zeigt eine Initialisierungsroutine des Mikrocomputers 20 in Fig. 9. Wenn der Zündschalter der Maschine eingeschaltet wird, dann löscht die CPU 20 C den Inhalt des RAM 20 D und setzt Anfangsdaten in das RAM 20 D in einem ersten Schritt M₁. Dann errechnet die CPU 20 C andere Maschinenbetriebsvariable, z. B. eine in die Maschine einzuspritzende Kraftstoffmenge usw., obgleich ein solcher Berechnungsschritt in Fig. 11 nicht dargestellt ist. Fig. 11 shows an initialization routine of the microcomputer 20 in Fig. 9. When the ignition switch of the machine is turned on, the CPU 20 C clears the contents of the RAM 20 D and sets initial data in the RAM 20 D in a first step M ₁. Then the CPU calculates 20 C other machines operating variable z. An amount of fuel to be injected into the engine, etc., although such a calculation step is not shown in FIG. 11.

In einem zweiten Schritt M₂ sucht die CPU 20 C eine Datentafel, die im ROM 20 E gespeichert ist, nach einem Grundzündzeitvoreilwinkelwert Ta ab, z. B. auf der Basis einer Maschinendrehzahl oder Maschinenbelastung (oder vorzugsweise eine Grundkraftstoffeinspritzmenge für ein Einspritzventil). Dies wird in üblicher Tabellenabsuchtechnik ausgeführt. Im nächsten Schritt M₃ korrigiert die CPU 20 C den Grundzündzeitpunktvoreilwinkelwert Ta auf der Basis einer augenblicklichen Maschinenkühlmitteltemperatur, die beispielsweise mittels eines Kühlwassersensors (in Fig. 9 nicht dargestellt) ermittelt wird, so daß ein augenblicklicher Zündzeitpunktwinkel Tav ermittelt wird.In a second step M ₂, the CPU 20 C searches a data table, which is stored in the ROM 20 E , for a basic ignition advance angle value Ta , e.g. B. based on an engine speed or engine load (or preferably a base fuel injection quantity for an injector). This is done in the usual table search technique. In the next step M ₃, the CPU 20 C corrects the basic ignition timing advance angle value Ta on the basis of an instantaneous engine coolant temperature, which is determined, for example, by means of a cooling water sensor (not shown in FIG. 9), so that an instantaneous ignition timing angle Tav is determined.

Als nächstes wird eine Unterbrechungsroutine, die in Fig. 12 dargestellt ist, erläutert.Next, an interrupt routine shown in Fig. 12 will be explained.

In Fig. 12 führt ein Schritt R₁ eine solche Verarbeitung aus, daß die CPU 20 C bestimmt, ob der augenblickliche Kurbelwinkel bei 50° nach OT im Verdichtungstakt liegt. Wenn der Kurbelwinkel bei 50° nach OT (JA) im Schritt R₁ liegt, dann führt die CPU 20 C eine Unterbrechungsroutine aus, die in den Fig. 13 (A) und (B) gezeigt ist und zwar in einem Schritt R₂. In Fig. 12, a step R ₁ carries out such processing that the CPU 20 C determines whether the instantaneous crank angle is 50 ° after TDC in the compression stroke. If the crank angle is 50 ° after TDC (YES) in step R 1, then the CPU 20 C executes an interrupt routine shown in Figs. 13 (A) and (B) in a step R 2.

Wenn der Kurbelwinkel nicht bei 50° nach OT ist (NEIN) im Schritt R₁, dann geht die Routine zu einem Schritt R₃ über, in dem die CPU 20 C bestimmt, ob der Kurbelwinkel bei 10° nach OT im Verdichtungstakt liegt. Wenn der Kurbelwinkel bei 10° nach OT ist (JA) im Schritt R₃, dann geht die Routine zu einem Schritt R₄ über, wo die CPU 20 C einen Befehl über das I/O-Tor 20 B an den Integrator 17 abgibt, um die Integration des Ausgangssignals des Gleichrichters 16 zu beginnen.If the crank angle is not at 50 ° after TDC (NO) in step R ₁, then the routine goes to a step R ₃, in which the CPU 20 C determines whether the crank angle is at 10 ° after TDC in the compression stroke. If the crank angle is at 10 ° after TDC (YES) in step R ₃, then the routine proceeds to a step R ,, where the CPU 20 C issues a command via the I / O gate 20 B to the integrator 17 , to start integrating the output signal of the rectifier 16 .

Die Unterbrechungsroutine bei 50° nach OT wird nachfolgend unter Bezugnahme auf Fig. 12 erläutert.The interrupt routine at 50 ° after TDC is explained below with reference to FIG. 12.

In einem Schritt P₁ bestimmt die CPU 20 C, in welcher Reihenfolge der Maschinenzylinder der Kurbelwinkel bei 50° nach OT ist, aus dem Ausgangssignal, das vom Kurbelwinkelsensor geliefert wird, d. h. die CPU 20 C führt eine Identifikation für einen der Maschinenzylinder aus. In einem Schritt P₂ gibt die CPU 20 C einen Befehl an den A/D-Wandler 20 A ab, um den Ausgangswert des Integrators 17, der aus einem gleichgerichteten Halbwellensignal, das dem identifizierten Maschinenzylinder zugeordnet ist, in einen Digitalwert umzuwandeln. In einem Schritt P₃ speichert die CPU 20 C das Ergebnis der Integration S des Integrators 17 in eine Adresse des RAM 20 D, die der Zylinderzahl n entspricht, als Dateninformation Sn über die Zylinderzahl n. In einem Schritt P₄ errechnet die CPU einen Differenzwert DSn (DSn = Sn - SAn), wobei SAn einen Gewichtsmittelwert angibt, der noch zu beschreiben ist. In einem Schritt P₅ sucht die CPU 20 C nach einem Bezugswert S/L, der im ROM 20 E gespeichert ist, in einer Tabellenabsuchtechnik. Der Bezugswert S/L ist vorher im ROM 20 E gespeichert worden und wird entsprechend der gemessenen Maschinendrehzahl N extrahiert, wenn die Maschinendrehzahl N gemessen wird. Der Bezugswert S/L wird beispielsweise durch einen zweidimensionalen Graphen dargestellt, der in Fig. 14 gezeigt ist.In a step P ₁, the CPU 20 C determines the order in which the engine cylinder is the crank angle at 50 ° after TDC from the output signal supplied by the crank angle sensor, ie the CPU 20 C carries out an identification for one of the engine cylinders. In a step P ₂, the CPU 20 C issues a command to the A / D converter 20 A in order to convert the output value of the integrator 17 , which from a rectified half-wave signal, which is assigned to the identified machine cylinder, into a digital value. In a step P ₃, the CPU 20 C stores the result of the integration S of the integrator 17 into an address of the RAM 20 D , which corresponds to the number of cylinders n , as data information Sn about the number of cylinders n . In a step P ₄, the CPU calculates a difference value DSn (DSn = Sn - SAn) , where SAn indicates an average weight, which is yet to be described. In a step P ₅, the CPU 20 C searches for a reference value S / L , which is stored in the ROM 20 E , in a table search technique. The reference value S / L has previously been stored in the ROM 20 E and is extracted according to the measured engine speed N when the engine speed N is measured. The reference value S / L is represented, for example, by a two-dimensional graph shown in FIG. 14.

Im nächsten Schritt P₆ vergleicht die CPU 20 C den errechneten Differenzwert DSn mit dem gefundenen Bezugswert S/L. Wenn DSn ≦ S/L im Schritt P₆, dann bestimmt die CPU 20 C, daß kein Klopfen aufgetreten ist, und die Routine geht zu einem Schritt P₇ über, wo die CPU 20 C wiederum den Differenzwert DSn mit einem Wert des Bezugswertes S/L vergleicht, der mit 1/2 multipliziert ist, d. h. mit 1/2 × S/L. Wenn DSn ≧ 1/2 × S/L im Schritt S₇, geht die Routine zu einem Schritt P₈ über. Wenn DSn < 1/2 × S/L ist, dann geht die Routine zu einem Schritt S₉ über, wo ein Korrekturwert, d. h. Ton für den Zündzeitpunktvoreilwinkelwert für den bezeichneten Maschinenzylinder so errechnet wird, daß eine Gleichung Tcn = Tcn - K₁ erfüllt wird (K₁ gibt eine konstante Zahl des Kurbelwinkels, z. B. 0,5 bis 0,2° an), so daß der Zündzeitpunktvoreilwinkelwert Tav leicht zur weiter voreilenden Seite gesteigert wird, da ein endgültiger Zündzeitpunktwert Tavn definiert ist als Tavn = Tav - Tch, wie später noch zu beschreiben ist.In the next step P ₆ the CPU 20 C compares the calculated difference value DSn with the found reference value S / L. If DSn ≦ S / L in step P ₆, the CPU 20 C determines that no knocking has occurred and the routine proceeds to a step P ₇ where the CPU 20 C in turn returns the difference value DSn with a value of the reference value S. / L , which is multiplied by 1/2, that is, by 1/2 × S / L. If DSn ≧ 1/2 × S / L in step S ₇, the routine goes to step P ₈. If DSn <1/2 × S / L , then the routine goes to a step S ₉ where a correction value , ie, tone for the ignition advance angle value for the designated engine cylinder is calculated so that an equation Tcn = Tcn - K ₁ is satisfied is (K₁ indicates a constant number of the crank angle, z. B. 0.5 to 0.2 °), so that the ignition timing advance angle value Tav is slightly increased to the leading side, since a final ignition timing value Tavn is defined as Tavn = Tav - Tch , as I will describe later.

Wenn andererseits DSn < S/L im Schritt P₆, dann bestimmt die CPU 20 C, daß Klopfen aufgetreten ist und die Routine geht zu einem Schritt P₁₀ über, wo der Differenzwert DSn mit einem vervielfachten Wert verglichen wird, d. h. der Bezugswert S/L wird mit 4 vervielfacht, ausgedrückt als 4 × S/L, um einen Klopfpegel (die Klopfintensität) zu bestimmen. On the other hand, if DSn < S / L in step P ₆, the CPU 20 C determines that knocking has occurred and the routine goes to a step P ₁₀ where the difference value DSn is compared with a multiplied value, ie the reference value S / L is multiplied by 4, expressed as 4 × S / L , to determine a knock level (the knock intensity).

Wenn DSn = 4 × S/L, dann bestimmt die CPU 20 C, daß der Klopfpegel nicht so groß ist, und die Routine geht zu einem Schritt P₁₁ über, wo der Korrekturwert Tcn des Zündzeitpunktvoreilwinkelwertes Tav so errechnet wird, daß Tcn ≦ Tcn + K₂ (K₂ gibt eine konstante Zahl des Kurbelwinkels, z. B. von etwa 1° an), so daß der Zündzeitpunktvoreilwinkelwert Tav entsprechend vermindert wird, in Richtung auf die Verzögerungsseite.If DSn = 4 × S / L , the CPU 20 C determines that the knock level is not so large, and the routine goes to a step P ₁₁, where the correction value Tcn of the ignition advance angle value Tav is calculated so that Tcn ≦ Tcn + K ₂ (K ₂ indicates a constant number of the crank angle, for example of approximately 1 °), so that the ignition timing advance angle value Tav is reduced accordingly, towards the retard side.

Wenn DSn < 4 × S/L, dann bestimmt die CPU 20 C, daß der Klopfpegel erheblich größer ist, und die Routine geht zu einem Schritt P₁₂ über, wo der Korrekturwert Tcn errechnet wird als Tcn = Tcn + K₃ (K₃ gibt eine konstante Zahl des Kurbelwinkels, z. B. von etwa 2 bis etwa 4° an), so daß der Zündzeitpunktvoreilwinkelwert Tav erheblich vermindert wird, in Richtung auf die Verzögerungsseite.If DSn <4 × S / L , then the CPU 20 C determines that the knock level is significantly larger, and the routine goes to a step P ₁₂, where the correction value Tcn is calculated as Tcn = Tcn + K ₃ (K ₃ indicates a constant number of the crank angle, e.g. from about 2 to about 4 °), so that the ignition timing advance angle value Tav is significantly reduced, toward the retard side.

Auf diese Weise wird der Zündzeitpunktvoreilwinkelwert Tav in Übereinstimmung mit dem Klopfpegel beeinflußt.In this way the Zündzeitpunktvoreilwinkelwert Tav is influenced in accordance with the knocking level.

Nach jedem der Schritte P₇, P₉, P₁₂ und P₁₃ geht die Routine zu einem Schritt P₈ über, wo die CPU 20 C bestimmt, ob der Korrekturwert Tcn einen negativen Wert angibt. Wenn Tcn < 0 (negativer Wert), dann geht die Routine zu einem Schritt P₁₃ über, wo der Korrekturwert Tcn zu 0 gemacht wird (Tcn = 0), um zu verhindern, daß der Kraftstoffverbrauch und die Abgascharakteristik aufgrund eines zu stark vorgeschobenen Zündzeitpunktes verschlechtert werden, da der negative Wert des Korrekturwertes die Addition eines Winkelwertes zu dem Zündzeitpunktvoreilwinkelwert Tav bedeutet. After each of the steps P ₇, P ₉, P ₁₂ and P ₁₃, the routine goes to a step P ₈, where the CPU 20 C determines whether the correction value Tcn indicates a negative value. If Tcn <0 (negative value), then the routine goes to a step P ₁₃, where the correction value Tcn is made 0 (Tcn = 0) to prevent the fuel consumption and the exhaust characteristic due to an advanced ignition timing can be deteriorated because the negative value of the correction value means the addition of an angle value to the ignition timing advance angle value Tav .

Wenn Tcn ≧ 0 im Schritt P₁₂, dann geht die Routine zu einem Schritt P₁₄ über, wo die CPU 20 wiederum den Korrekturwert Tcn mit einem oberen Grenzwert UL vergleicht. Wenn Tcn < UL im Schritt P₁₄, dann geht die Routine zu einem Schritt P₁₅ über, wo der Korrekturwert Tcn auf den oberen Grenzwert gesetzt ist. (Tcn = UL), um zu verhindern, daß eine überstarke Verzögerung des Zündzeitpunktes stattfindet. Es sei beachtet, daß der obere Grenzwert UL vorzugsweise auf ungefähr 10 bis 20° eingestellt wird, wobei der Einfluß auf die Maschinenleistung usw. beachtet wird, und bei jenem Zündzeitpunkt wird Maschinenklopfen nicht wieder auftreten.If Tcn ≧ 0 in step P ₁₂, the routine goes to a step P ₁₄ where the CPU 20 in turn compares the correction value Tcn with an upper limit UL . If Tcn < UL in step P ₁₄, the routine goes to step P ₁₅ where the correction value Tcn is set to the upper limit. (Tcn = UL) to prevent the ignition timing from being retarded excessively. Note that the upper limit UL is preferably set to about 10 to 20 °, taking into account the influence on the engine performance, etc., and engine knocking will not occur again at that ignition timing.

Nach einem der Schritte P₁₄ oder P₁₅ geht die Routine zu einem Schritt P₁₆ über, wo die CPU 20 C den obenerwähnten Gewichtsmittelwert SAn wie folgt berechnet:After one of the steps P ₁₄ or P ₁₅, the routine goes to a step P ₁₆, where the CPU 20 C calculates the above-mentioned weight average SAn as follows:

SAn = Sn × 1/16 + SAn × 15/16 (1) SAn = Sn × 1/16 + SAn × 15/16 (1)

Diese Gleichung resultiert aus der allgemeinen GleichungThis equation results from the general equation

wobei für n = 16 und k = 15 eingesetzt worden sind.where n = 16 and k = 15 have been used.

Aus der obigen Gleichung (1) ist zu entnehmen, daß, selbst wenn die Daten Sn während der laufenden Ausführung des Flußdiagramms nach den Fig. 13(A) und 13(B) einen großen Wert angeben (der Klopfpegel ist beachtlich groß), der Gewichtsmittelwert sich nicht so stark ändert. Der Gewichtsmittelwert SAn kann daher niedriger eingesetzt werden, selbst wenn das Hintergrundgeräusch mit hohem Pegel für eine lange Zeitdauer fortfährt. Das Klopfen kann daher sehr genau durch den Vergleich des im Schritt P₄ errechneten Differenzwertes DSn mit dem im Schritt P₅ abgeleiteten Bezugswert S/L ermittelt werden.From the above equation (1), it can be seen that even if the data Sn indicates a large value while the flowchart of Figs. 13 (A) and 13 (B) is being executed (the knock level is remarkably large), the Weight average does not change that much. The weight average SAn can therefore be set lower even if the background noise continues at a high level for a long period of time. Knocking can therefore be determined very precisely by comparing the difference value DSn calculated in step P mit with the reference value S / L derived in step P ₅.

In einem Schritt P₁₇ berechnet die CPU 20 C den endgültigen Zündzeitpunktvoreilwinkelwert Tavn für den bezeichneten Maschinenzylinder nach der vorliegenden Gleichung:In a step P ₁₇ the CPU 20 C calculates the final ignition timing advance angle value Tavn for the designated engine cylinder according to the present equation:

Tavn = Tav - Tcn (2) Tavn = Tav - Tcn (2)

In der Gleichung (2) ist Tav der Grundzündzeitpunktvoreilwinkelwert, der in der Initialisierungsroutine nach Fig. 11 erhalten wurde.In equation (2), Tav is the basic spark advance angle value obtained in the initialization routine of FIG. 11.

Im nächsten Schritt P₁₈ gibt die CPU 20 C einen Befehl an den Integrator 17 über das I/O-Tor 20 B ab, um den Integrator 17 rückzusetzen. In einem Schritt P₁₉ gibt die CPU 20 C einen Befehl an den Multiplexer 15 über das I/O-Tor 20 B ab, um das Eingangssignal vom einen der druckempfindlichen Sensoren 1, der einem der Maschinenzylinder zugeordnet ist, auf den bezeichneten nächsten umzuschalten.In the next step P ₁₈, the CPU 20 C issues a command to the integrator 17 via the I / O gate 20 B to reset the integrator 17 . In a step P ₁₉, the CPU 20 C issues a command to the multiplexer 15 via the I / O gate 20 B to switch the input signal from one of the pressure-sensitive sensors 1 , which is assigned to one of the machine cylinders, to the designated next one.

Auf diese Weise wird die Unterbrechungsroutine nach den Fig. 13(A) und 13(B) für jeden Maschinenzylinder ausgeführt, und daher kann die Zündzeitpunktregelung getrennt für jeden Zylinder ausgeführt werden.In this way, the interrupt routine of FIGS. 13 (A) and 13 (B) is executed for each engine cylinder, and therefore the ignition timing control can be carried out separately for each cylinder.

Der obenbeschriebene Betrieb des Mikrocomputers 20 wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Fig. 15 bis 17 erläutert. The above-described operation of the microcomputer 20 is explained below with reference to Figs. 15 to 17.

Der Zusammenhang zwischen dem Pegel von Daten S, die digital mit Hilfe des A/D-Wandlers 20 A umgewandelt werden, und der akkumulativen Frequenz der Daten S in Prozent ist derart, daß die Variation von Daten S groß wird, wenn der Klopfpegel steigt, wie Fig. 15 zeigt, wenn der Pegel des Klopfmusters sich in vier Stufen (A₁, A₂, A₃, A₄) von Nicht-Klopfen zu einem am meisten beachtenswerten Klopfpegel ändert. In Fig. 15 geben Markierungen X die Intensitäten von Daten S an, die 10% des am häufigsten auftauchenden Pegels von Daten S für jede Pegelstufe des Klopfens entsprechen (nachfolgend als 10%S bezeichnet). Das 10%S ist ein Maß für die Auswahl des obenbeschriebenen Bezugswertes S/L, um eine stabile Klopfregelung auszuführen.The relationship between the level of data S , which is digitally converted using the A / D converter 20 A , and the accumulative frequency of the data S in percent is such that the variation of data S becomes large as the knock level increases, as Fig. 15 shows when the level of knock pattern varies in four steps (a ₁, a ₂, a ₃, ₄ a) of non-knocking to a most remarkable knocking level. In Fig. 15, marks X indicate the intensities of data S which correspond to 10% of the most frequently occurring level of data S for each level of knocking (hereinafter referred to as 10% S ). The 10% S is a measure of the selection of the reference value S / L described above in order to carry out a stable knock control.

Außerdem gibt das 10%S eine solche Charakteristik an, die im wesentlichen durch den Ursprung von Fig. 16 verläuft, wenn die Maschinendrehzahl niedrig ist, während der Pegel von 10%S eine weite Variationsbreite selbst in der gleichen Pegelstufe des Klopfens aufweist, und der Pegel von Daten S gibt einen großen Wert selbst in der Stufe A₁ in einem nichtklopfenden Zustand an, wenn die Maschinendrehzahl hoch ist, wie Fig. 16 zeigt. Daher kann in dem obenbeschriebenen konventionellen System das Auftreten des Klopfens nicht genau ermittelt werden, selbst wenn ein Wert von Daten S, der mit einer konstanten Zahl vervielfältigt wird, mit einem Bezugswert verglichen wird. Da jedoch, wie Fig. 17 zeigt, ein 10%-Wert (10%(S - SA)) der Daten S, von dem der Gewichtsmittelwert SA abgezogen wird (S - SA) eine geringe Änderungsweite hat, selbst wenn die Maschinendrehzahl hoch ist und eine solche Charakteristik angibt, daß sie im wesentlichen durch den Ursprung von Fig. 17 läuft, kann durch Vergleich dieses 10%-Wertes mit dem Bezugswert S/L das Klopfen aus dem Hintergrundgeräusch diskriminiert werden, so daß eine genaue Ermittlung des Klopfens erreicht wird.In addition, the 10% S indicates such a characteristic that passes substantially through the origin of Fig. 16 when the engine speed is low, while the level of 10% S has a wide variation range even in the same level of knocking, and the Level of data S indicates a large value even in the stage A 1 in a non-knocking state when the engine speed is high, as shown in FIG. 16. Therefore, in the conventional system described above, the occurrence of knocking cannot be accurately determined even when a value of data S that is duplicated by a constant number is compared with a reference value. However, as shown in Fig. 17, since a 10% (10% (S - SA)) of the data S from which the weighted average SA is subtracted (S - SA) has a small amount of change even when the engine speed is high and such a characteristic indicates that it passes substantially through the origin of Fig. 17, by comparing this 10% value with the reference value S / L, the knocking from the background noise can be discriminated so that an accurate detection of the knocking is achieved .

Die Fig. 18(A) und 18(B) bilden zusammen ein Flußdiagramm einer dritten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung. Es sei hervorgehoben, daß der Aufbau der dritten Ausführungsform der gleiche wie jener der zweiten Ausführungsform nach Fig. 9 ist. Da zusätzlich die Schritte vom Schritt P₁ zum Schritt P₁₄ und vom Schritt P₁₇ bis zum Ende den gleichen Inhalt wie jene der zweiten Ausführungsform nach den Fig. 13(A) und 13(B) haben, kann auf eine detaillierte Beschreibung dieser Schritte hier verzichtet werden.The Fig. 18 (A) and 18 (B) together form a flow diagram of a third preferred embodiment of the invention. It should be noted that the structure of the third embodiment is the same as that of the second embodiment shown in FIG. 9. In addition, since the steps from step P ₁ to step P ₁₄ and from step P ₁₇ to the end have the same content as that of the second embodiment shown in FIGS. 13 (A) and 13 (B), a detailed description of these steps can be given to be dispensed with here.

Nach jedem der Schritte P₇, P₉, P₁₁ und P₁₂ geht die Routine zu einem Schritt P₁₀₁ über, wo die Daten Sn mit dem Gewichtsmittelwert SAn verglichen werden. Wenn Sn = SAn, geht die Routine zu einem Schritt P₁₀₃ über, wo der Gewichtsmittelwert wie folgt berechnet wird:After each of the steps P ₇, P ₉, P ₁₁ and P ₁₂, the routine goes to a step P ₁₀₁, where the data Sn are compared with the weight average SAn . If Sn = SAn , the routine goes to a step P ₁₀₃, where the weight average is calculated as follows:

SAn = Sn × (1/4) + SAn × (3/4) (3) SAn = Sn × (1/4) + SAn × (3/4) (3)

Wenn Sn < SAn im Schritt P₁₀₁, dann geht die Routine zu einem Schritt P₁₀₂ über, wo der Gewichtsmittelwert SAn berechnet wird alsIf Sn < SAn in step P ₁₀₁, then the routine goes to a step P ₁₀₂, where the weight average SAn is calculated as

SAn = Sn × 1/16 + SAn × 15/16 SAn = Sn × 1/16 + SAn × 15/16

in der gleichen Weise wie in der zweiten Ausführungsform.in the same way as in the second embodiment.

Dies bedeutet, daß, wenn die Dateninformation Sn größer als der Gewichtsmittelwert SAn ist, berechnet während der Ausführungen der gleichen vorgenannten Routine, dann wird der Einfluß von Sn auf die Berechnung von SAn vermindert. Wenn Sn gleich oder kleiner als der Gewichtsmittelwert SAn ist (Sn ≦ SAn), dann beeinflußt Sn die Berechnung des Gewichtsmittelwerts SAn erheblich. Wenn der Gewichtsmittelwert SAn auf einen größeren Wert übergeht, dann verschiebt sich der Gewichtsmittelwert SAn langsam, um jenen großen Wert anzuzeigen. Wenn andererseits der Gewichtsmittelwert SAn auf einen kleineren Wert übergeht, dann verschiebt sich der Gewichtsmittelwert SAn schnell, wodurch der kleinere Wert angezeigt wird. Der Gewichtsmittelwert SAn in der dritten Ausführungsform kann daher niedriger gesetzt werden als im zweiten Ausführungsbeispiel. Letzterer ist strichpunktiert in Fig. 19 eingezeichnet, während der der dritten Ausführungsform mit gestrichelten Linien eingezeichnet ist. Die Empfindlichkeit der Ermittlung des Auftretens von Klopfen ist erheblich verbessert.This means that if the data information Sn is larger than the weight average SAn calculated during the execution of the same aforementioned routine, then the influence of Sn on the calculation of SAn is reduced. If Sn is equal to or less than the weighted average SAn (Sn ≦ SAn) , then Sn significantly affects the calculation of the weighted average SAn . As the weight average SAn transitions to a larger value, the weight average SAn shifts slowly to indicate that large value. On the other hand, when the weight average SAn changes to a smaller value, the weight average SAn shifts quickly, indicating the smaller value. The weight average SAn in the third embodiment can therefore be set lower than in the second embodiment. The latter is shown in dash-dotted lines in FIG. 19, while that of the third embodiment is shown in dashed lines. The sensitivity of the detection of the occurrence of knock is significantly improved.

Fig. 20 zeigt ein Flußdiagramm einer vierten bevorzugten Ausführungsform. Da die Schritte vom P₁ bis zum Schritt P₁₄ und vom Schritt P₁₇ bis zum Ende den gleichen Inhalt wie jene bei den zweiten und dritten Ausführungsformen haben, kann auf eine detaillierte Beschreibung dieser Schritte hier verzichtet werden.A flow chart of Fig. 20 shows a fourth preferred embodiment. Since the steps from P ₁ to step P ₁₄ and from step P ₁₇ to the end have the same content as those in the second and third embodiments, a detailed description of these steps can be omitted here.

Nach jedem der Schritte P₇, P₉, P₁₁ geht die Routine auf einen Schritt P₁₁₁ über, wo der Differenzwert DSn mit dem Bezugswert S/L verglichen wird. Wenn DSn ≦ S/L, dann bestimmt die CPU 20 C, daß kein Klopfen auftritt, und die Routine geht zu einem Schritt P₁₁₂ über, wo der Gewichtsmittelwert SAn in Übereinstimmung mit der obigen Gleichung (1) berechnet wird, d. h.After each of the steps P ₇, P ₉, P ₁₁, the routine goes to a step P ₁₁₁, where the difference value DSn is compared with the reference value S / L. If DSn ≦ S / L , then the CPU 20 C determines that knocking does not occur, and the routine goes to a step P ₁₁₂, where the weight average SAn is calculated in accordance with the above equation (1), ie

SAn = Sn × 1/16 + SAn × 15/16 SAn = Sn × 1/16 + SAn × 15/16

Wenn DSn < S/L, dann bestimmt die CPU 20 C das Auftreten von Klopfen und daß die Dateninformation Sn nicht für die Berechnung des Gewichtsmittelwertes SAn verwendet wird. In einem Schritt P₁₁₃ verwendet der vorhandene Gewichtsmittelwert SAn den zuvor berechneten Gewichtsmittelwert SAn ohne Verwendung der augenblicklichen Daten S.If DSn < S / L , the CPU 20 C determines the occurrence of knock and that the data information Sn is not used for the calculation of the weight average SAn . In a step P ₁₁₃ the existing weight average SAn uses the previously calculated weight average SAn without using the current data S.

Der Gewichtsmittelwert SAn kann daher auf einen noch niedrigeren Wert gesetzt werden, da der große Wert der Dateninformation S die Berechnung von SAn nicht beeinflußt, wie mit einer Phantomlinie in Fig. 19 dargestellt ist.The weighted average value SAn can therefore be set to an even lower value since the large value of the data information S does not influence the calculation of SAn , as shown with a phantom line in FIG. 19.

Die Empfindlichkeit der Ermittlung des Auftretens von Klopfen läßt sich hierdurch noch bemerkenswert verbessern.The sensitivity of determining the occurrence Knocking can be remarkable improve.

Wenn die Differenzwerte DSn in der zweiten, dritten und vierten bevorzugten Ausführungsform miteinander verglichen werden, dann werden entsprechende Neigungen der Differenzwerte DSn größer in einer solchen Reihenfolge wie jene in der zweiten, vierten und dritten Ausführungsform, wie in Fig. 21 gezeigt. Wenn daher einer der Zylinder plötzlich einen kleinen Klopfpegel (A₂) einmalig unter der Bedingung (A₁) des Nichtauftretens von Klopfen erzeugt, dann wird die Empfindlichkeit der Klopfermittlung größer in der Reihenfolge der zweiten, vierten und dritten Ausführungsform.When the difference values DSn in the second, third and fourth preferred embodiments are compared with each other, corresponding inclinations of the difference values DSn become larger in such an order as that in the second, fourth and third embodiment as shown in FIG. 21. Therefore, if one of the cylinders suddenly generates a small knock level (A ₂) once under the condition (A ₁) of knock not occurring, then the sensitivity of the knock detection becomes larger in the order of the second, fourth and third embodiments.

In Fig. 21 haben A₁ bis A₄ die gleichen Symbole, wie in Fig. 15 verwendet. In Fig. 21, A ₁ to A₄ have the same symbols as used in Fig. 15.

Obgleich der Differenzwert DSn zwischen der Dateninformation Sn und dem Gewichtsmittelwert SAn mit dem Bezugswert S / L bei jeder Ausführungsform verglichen wird, um den Klopfpegel zu bestimmen, kann die gleiche Klopfpegelbestimmung auch im Falle ausgeführt werden, daß eine Addition von Sn zum Gewichtsmittelwert SAn mit einem anderen vorbestimmten Bezugswert S / L verglichen wird. Außerdem kann, obgleich der Zündzeitpunkt verändert (verzögert) wird, um das Auftreten von Klopfen zu vermeiden, ein anderes Verfahren zum Vermeiden des Wiederauftretens von Klopfen verwendet werden.Although the difference value DSn between the data information Sn and the weight average SAn is compared with the reference value S / L in each embodiment to determine the knock level, the same knock level determination can also be carried out in the event that an addition of Sn to the weight average SAn with a other predetermined reference value S / L is compared. In addition, although the ignition timing is changed (retarded) to prevent knock from occurring, another method of avoiding knock recurrence can be used.

Da, wie oben beschrieben, das System und das Verfahren zur Ermittlung und Regelung des Maschinenklopfens nach der vorliegenden Erfindung die Ermittlung des Auftauchens von Maschinenklopfen auf der Grundlage von vorhandenen Mengendaten der ermittelten Druckschwingungsenergie in einem Maschinenzylinder und einem Wert durchführt, der vorausgehenden Mengendaten der ermittelten Druckwellenenergie zugeordnet ist, kann das Klopfen stets genau ermittelt werden, unbeeinflußt von solchen Faktoren, wie Maschinenart, Montagezustand des druckempfindlichen Sensors und Maschinenbetriebsbedingungen. Bei der vorliegenden Erfindung wird weiterhin das Klopfen mit hoher Genauigkeit aus dem hochfrequenten Hintergrundgeräusch diskriminiert, selbst wenn die Maschinendrehzahl hoch ist. Der Zündzeitpunkt wird verzögert, wenn das Auftreten von Klopfen ermittelt wird und ein Verzögerungswinkel wird entsprechend dem Klopfpegel verändert. Das Wiederauftreten von Klopfen kann daher ohne Rücksicht auf die Maschinenbetriebszustände genau vermieden werden. There, as described above, the system and the procedure to determine and control the machine knock the determination according to the present invention the appearance of machine knocks on the Based on existing quantity data of the determined Pressure vibration energy in a machine cylinder and performs a value that previous set data assigned to the determined pressure wave energy knocking can always be determined precisely, unaffected by such factors as machine type, Installation state of the pressure sensitive sensor and Machine operating conditions. In the present Invention is further knocking with high accuracy from the high-frequency background noise discriminates even when the engine speed is high is. The ignition timing is retarded when the occurrence by knocking and a deceleration angle is changed according to the knock level. The recurrence of knocking can therefore be done without consideration precisely avoided to the machine operating states will.  

Da bei den dritten und vierten Ausführungsformen der geglättete Wert auf einen kleineren Wert gesetzt werden kann, läßt sich die Empfindlichkeit der Klopfermittlung bemerkenswert steigern.As with the third and fourth embodiments the smoothed value is set to a smaller value can be the sensitivity of knock detection increase remarkably.

Claims (21)

1. Vorrichtung zum Ermitteln des Klopfens einer fremdgezündeten Hubkolben-Brennkraftmaschine und zum Regeln des Zündzeitpunktes in Abhängigkeit davon, enthaltend:

• a) einen Drucksensor zum Ermitteln einer Druckänderung innerhalb der Brennkammer wenigstens eines Maschinenzylinders und zum Abgeben eines entsprechenden Signals,
• b) eine Einrichtung zum Durchlassen einer Komponente des vom Drucksensor abgegebenen Signals, die in einem vorgegebenen Frequenzband liegt, und zum Gleichrichten und Integrieren dieser Signalkomponente, um eine der Druckschwingungsenergie in der Brennkammer entsprechende Information zu erzeugen,
• c) einen Drehwinkelsensor zum Ermitteln der Drehphase der Maschinenkurbelwelle und zum Abgeben einer entsprechenden Information
• d) eine Auswerteeinrichtung zum Ermitteln des Klopfens im Zylinder auf der Grundlage der Informationen, die von der Integriereinrichtung und dem Drehwinkelsensor abgegeben werden, und
• e) eine Stelleinrichtung zum Einstellen des Zündzeitpunktes der Maschine in Abhängigkeit der von der Auswerteeinrichtung abgegebenen Information, um das Wiederauftreten von Klopfen zu vermeiden,

1. A device for determining the knocking of a spark-ignited reciprocating internal combustion engine and for regulating the ignition timing as a function thereof, comprising:

• a) a pressure sensor for determining a pressure change within the combustion chamber of at least one engine cylinder and for emitting a corresponding signal,
• b) a device for passing a component of the signal emitted by the pressure sensor, which lies in a predetermined frequency band, and for rectifying and integrating this signal component in order to generate information corresponding to the pressure oscillation energy in the combustion chamber,
• c) a rotation angle sensor for determining the rotation phase of the engine crankshaft and for providing corresponding information
• d) an evaluation device for determining knocking in the cylinder on the basis of the information which is output by the integrating device and the rotation angle sensor, and
• e) an actuating device for setting the ignition point of the machine as a function of the information provided by the evaluation device in order to avoid knocking recurring,

dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteeinrichtung (20) das Klopfen auf der Grundlage eines Vergleichs ermittelt zwischen einem ersten Wert, der aus einer ersten Information über die in der Brennkammer in einem ersten vorbestimmten Kurbelwinkelbereich im Verdichtungstakt vor dem oberen Totpunkt erzeugte Druckschwingungsenergie sowie aus einer zweiten Information über die in der Brennkammer in einem zweiten vorbestimmten Kurbelwinkelbereich unmittelbar nach dem ersten Kurbelwinkelbereich nach dem oberen Totpunkt erzeugte Druckschwingungsenergie gewonnen wird, und einem diesem ersten Wert zugeordneten Bezugswert. characterized in that the evaluation device ( 20 ) determines the knocking on the basis of a comparison between a first value, which is based on a first piece of information about the pressure vibration energy generated in the combustion chamber in a first predetermined crank angle range in the compression stroke before top dead center, and a second piece of information via which pressure vibration energy generated in the combustion chamber in a second predetermined crank angle range immediately after the first crank angle range after top dead center, and a reference value assigned to this first value. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Wert ein Verhältniswert aus der ersten Information und der zweiten Information ist.2. Device according to claim 1, characterized in that the first value is a ratio value from the first information and the second information is. 3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Wert ein Differenzwert aus der zweiten Information und der ersten Information ist.3. Device according to claim 1, characterized in that the first value is a difference value from the second information and the first information is. 4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Wert ein Verhältniswert ist aus einem Differenzwert aus den ersten und zweiten Information zur ersten Information.4. Device according to claim 1, characterized in that the first value is a ratio value is a difference between the first and second  Information for the first information. 5. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der dem Verhältniswert zugeordnete Bezugswert ein Gewichtsmittel des Verhältniswertes ist.5. Device according to claim 2, characterized in that the one assigned to the ratio value Reference value is a weighted average of the ratio is. 6. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der dem Verhältniswert zugeordnete Bezugswert ein Durchschnittswert des Verhältniswertes bei einem letzten vorbestimmten Maschinenzyklus ist.6. Device according to claim 2, characterized in that the one assigned to the ratio value Reference value is an average of the ratio is at a last predetermined machine cycle. 7. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der dem Verhältniswert zugeordnete Bezugswert ein Durchschnittswert der ersten Information beim letzten vorbestimmten Maschinenzyklus ist.7. Device according to claim 2, characterized in that the one assigned to the ratio value Reference value is an average value of the first information is at the last predetermined machine cycle. 8. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der dem Verhältniswert zugeordnete Bezugswert ein Gewichtsmittelwert der ersten Information bei einem letzten vorbestimmten Maschinenzyklus ist.8. Device according to claim 2, characterized in that the one assigned to the ratio value Reference value is a weight average of the first information is at a last predetermined machine cycle. 9. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Bezugswert ein Gewichtsmittelwert des Differenzwertes ist.9. Device according to claim 3, characterized in that the reference value is a weight average of the difference value. 10. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Bezugswert ein Gewichtsmittelwert des Verhältniswertes ist.10. Device according to claim 4, characterized in that the reference value is a weight average of the ratio value. 11. Einrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteeinrichtung das Auftreten von Klopfen auf der Grundlage eines Vergleichsergebnisses zwischen einem Differenzwert und einem Bezugswert bestimmt, wobei der Differenzwert aus einer Information über die ermittelte Druckschwingungsenergie für einen vorbestimmten Kurbelwinkelbereich mit dem oberen Totpunkt nach dem Verdichtungstakt als Mitte und einem Gewichtsmittelwert davon abgeleitet ist.11. Device according to the preamble of claim 1, characterized in that the evaluation device the appearance of knock on the Based on a comparison result between a Differential value and a reference value determined, the Difference value from information about the determined  Pressure vibration energy for a predetermined crank angle range with top dead center after the compression stroke as the middle and a weight average is derived from it. 12. Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Bezugswert entsprechend dem Maschinenbetriebszustand variabel ist.12. The device according to claim 11, characterized in that that the reference value accordingly the machine operating state is variable. 13. Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß sie Zusatzeinrichtungen zum Bestimmen des Klopfpegels aufweist, wenn die Differenz zwischen den Informationen darüber für den vorbestimmten Kurbelwinkelbereich und dem Gewichtsmittelwert davon den Bezugswert übersteigt.13. Device according to claim 11, characterized in that they have additional facilities to determine the knock level when the Difference between the information about it for the predetermined crank angle range and the weight average of which exceeds the reference value. 14. Einrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzeinrichtung die Differenz zwischen dem Bezugswert multipliziert mit einer vorbestimmten Zahl vergleicht, um so den Klopfpegel zu bestimmen.14. Device according to claim 13, characterized in that the additional device multiplied the difference between the reference value with a predetermined number so as to To determine knock level. 15. Einrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die vorbestimmte Zahl 4 ist.15. Device according to claim 14, characterized in that the predetermined number 4 is. 16. Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß ein Nenner des Gewichtsmittelwertes 16 ist.16. Device according to claim 11, characterized in that a denominator of the weight average 16 is. 17. Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß ein Nenner des Gewichtsmittelwertes 4 ist.17. The device according to claim 11, characterized in that a denominator of the weight average 4 is. 18. Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der achte Mittelwert der vorausgehende Mittelwert der Daten ist.18. Device according to claim 11, characterized in  that the eighth mean of the previous average of the data is. 19. Einrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß sie weiterhin Einrichtungen (9, 10) zum Verzögern eines Zündvoreilwinkelwertes um einen vorbestimmten Winkel enthält, wobei der vorbestimmte Winkel entsprechend dem Ergebnis der Bestimmung des Klopfpegels in der Zusatzeinrichtung verändert wird.19. The device according to claim 14, characterized in that it further includes means ( 9, 10 ) for retarding an ignition advance angle value by a predetermined angle, the predetermined angle being changed in accordance with the result of the determination of the knocking level in the additional device. 20. Einrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteeinrichtung (20) das Auftreten von Klopfen auf der Grundlage eines Vergleichsergebnisses zwischen einem Additionswert von Daten über die ermittelte Druckschwingungsenergie für ein vorbestimmtes Intervall und einem Gewichtsmittelwert einerseits und einem Bezugswert andererseits bestimmt.20. Device according to the preamble of claim 1, characterized in that the evaluation device ( 20 ) determines the occurrence of knocking on the basis of a comparison result between an addition value of data on the determined pressure vibration energy for a predetermined interval and a weight average on the one hand and a reference value on the other .